本文選自麥姆斯咨詢。問題為麥姆斯咨詢提問，由揚州乾照光電副總經理兼乾照激光核心技術負責人馬祥柱回答。
廈門乾照光電股份有限公司（以下簡稱“乾照光電”）是國內LED芯片上市企業，公司主營半導體光電產品的研發、生產和銷售，包括全色系LED及砷化鎵（GaAs）空間太陽能電池外延片和芯片，公司是國內紅黃光LED領域的龍頭企業，產業化基地分布在廈門、揚州、南昌。
憑借在GaAs光電器件領域的多年積累，目前乾照光電已建成包括3D傳感垂直腔面發射激光器（VCSEL）外延生長、芯片流片、點測分選和可靠性驗證等完整一站式VCSEL產線。目前用于3D傳感的VCSEL產品已開始面向3D結構光、ToF和距離傳感器等客戶小批量出貨。據悉，乾照光電已具備大規模量產和出貨VCSEL的能力。
在此背景下，麥姆斯咨詢于近日采訪了乾照光電的全資子公司——揚州乾照光電有限公司副總經理兼乾照激光核心技術負責人馬祥柱，具體了解這家LED企業的激光芯片拓展之路。
問：您好！作為國內領先的LED上市企業，是什么驅動乾照光電將產品線從LED拓展到VCSEL？
答：乾照光電是國內紅黃光LED龍頭企業，在GaAs光電器件領域有著多年經驗，紅黃光LED和VCSEL同屬GaAs材料體系，因此公司研發和量產VCSEL有技術和產線優勢。乾照光電2017年對VCSEL展開了密集調研，獲悉VCSEL在已經興起的3D傳感領域有著非常廣泛的應用。次年，公司正式投入15.97億元用于投建VCSEL、高端LED芯片等高端半導體項目，由全資子公司乾照半導體承辦，并成立合資子公司——乾照激光。
問：目前國內的VCSEL創業團隊大多有著歐美技術背景，乾照光電VCSEL的技術團隊構成如何？
答：在戰略投資VCSEL項目時，乾照光電充分信賴和依靠自身的技術團隊，同時乾照光電也是一個開放的平臺，我們最終選擇的模式是“企業孵化+科研院所合作”的產學研相結合模式，將乾照光電的量產經驗與科研院所的理論底蘊相結合。
問：作為國內知名的LED上市企業，乾照光電借助已有的產線優勢，搭建完成國內自主且完整的VCSEL產線，目前的產線組成和量產情況如何？以及未來的產能規劃？
答：目前主要是根據客戶需求，按訂單生產，正在小批量出貨。同時，乾照光電已具備大規模量產和出貨的能力：（1）公司用于GaAs的外延爐有數十臺，包括大型的6英寸外延爐，產量有足夠的保證，在GaAs外延方面，團隊有十余年的量產經驗；（2）芯片流片線在研發樣品和小批量出貨的過程中，得到了充分磨合，良率穩步提升；（3）乾照光電可提供一站式的VCSEL測試和可靠性驗證，包括加速老化、冷熱沖擊、可焊性實驗、恒溫恒濕實驗、靜電實驗等。在一輪輪的產品出樣和迭代周期中，對于VCSEL，乾照光電已具備量產的幾大必需能力：響應及時、迭代迅速、工藝穩定、可靠性保障、大規模出貨。
圖1 乾照光電VCSEL產線設備
問：目前乾照光電正在出貨的VCSEL產品和應用主要有哪些？性能和良率如何？
答：目前，乾照光電針對3D傳感的結構光和ToF方案，以及距離傳感器，都已有了相應成熟的批量產品。
（1）針對結構光客戶，乾照光電已配合數家客戶進行隨機列陣定制，并已為部分客戶小批量供貨。得益于完整和高效的VCSEL產線，乾照激光產品迭代迅速，供貨有保障：常規的VCSEL隨機列陣，定制周期較短，包括方案評估、光刻圖形定制、芯片研發和生產等環節。已通過驗證的客戶，重復訂單，從下單到出貨不到3周。
（2）針對ToF方案客戶，公司內部已開發的產品波長覆蓋940nm和850nm，功率覆蓋單孔的5mW到高功率的8W均勻列陣。批量出貨產品的光電轉換效率可達40%~45%。
圖2 乾照光電均勻列陣產品
（3）如果客戶有其他規格芯片需求（如尺寸、功率、波長等），我司也樂于提供定制化服務。
問：結構光和ToF這兩種3D傳感方案對VCSEL列陣的要求有何異同？
答：結構光和ToF方案的客戶都會關注VCSEL的波長、效率和可靠性等方面的表現。但結構光方案對于VCSEL的遠場發散角和近場光斑均勻性都有更高的要求，同時某些方案中的圖形定制對最小發光孔的間距有特殊要求。而ToF方案在遠距離方案應用更多，這類方案客戶更加注重VCSEL的光功率和芯片工作的響應速度。
問：當前國內外廠商都在推動VCSEL產品的迭代更新，乾照光電在這方面有哪些規劃？
答：目前，乾照光電正在開發下一代產品：倒裝VCSEL芯片。相對于正裝，倒裝VCSEL預計可以大幅提高性能，公司已開始進行倒裝VCSEL產品的技術儲備，保守估計，2020年下半年，有望完成倒裝VCSEL芯片的可靠性測試并實現批量供應。
問：VCSEL在車載激光雷達領域也有著非常廣闊的應用前景，請問貴司有哪些布局？
答：首先在產品上，乾照光電目前可提供的VCSEL產品最高功率規格是8W，可應用于近距離的車載雷達，未來在完成倒裝工藝基礎上，公司會進一步開發20~30W乃至更高功率的VCSEL產品，從而為激光雷達的方案公司提供區別于邊射激光器方案的新選擇。其次，目前公司已通過車規級產線資質審核，獲得了IATF16949認證，有利于激光雷達客戶的車規審核。
問：制造更高功率VCSEL產品的主要挑戰有哪些？乾照光電是否已有在研的技術方案？
答：高功率VCSEL研發的難點主要在于發光孔增多的情況下，如何處理熱效應的問題。對此乾照光電在外延方向上優化外延量子阱，提高內量子效率，以及優化外延材料的熱阻，改善器件散熱特性；在芯片方向通過優化芯片設計結構，提高光電效率。同時為了進一步提高產品的散熱特性，乾照光電目前已布局研發VCSEL倒裝工藝，從而改善產品高溫特性。
問：近年國內VCSEL初創公司迅速成長，已逐步打入國內主流智能手機制造商供應鏈，乾照光電如何看待國內外當前的競爭環境？在友商羽翼漸豐的態勢下，如何保證自己的競爭優勢？
答：目前國內的VCSEL廠商主要以無晶圓廠（Fabless）模式為主，乾照光電憑借自主完整的VCSEL產線和優秀的研發工程團隊，能夠實現快速的產品迭代和高效的VCSEL定制流程。同時乾照光電與Fabless模式的友商并不是相互競爭的關系，有很多合作的領域和機會。乾照光電的重點在于打造和不斷完善國內這條自主和完整的VCSEL產線，未來的主要方向也在于提升廠內產能、良率和迭代周期。
問：這兩年ToF方案，越來越受到大家的關注，預計明年蘋果也會推出自己的ToF方案，并且該ToF方案會不同于現有大眾熟悉的方案，貴司在VCSEL上有相應的準備嗎？
答：乾照光電當前已收到部分客戶對下一代ToF方案的需求，并于2019年Q4正式立項。此項目具有較大的挑戰性，相對于市場當前的ToF有所不同，未來在3D傳感和消費電子領域，可能發生質的飛躍和改變。在2020年的工作中，公司會重點集中研發力量和工程力量，去滿足客戶需求。目前還處于保密階段。
問：乾照光電已擁有完整的VCSEL產線，未來的定位是趨向于提供現成的VCSEL芯片，還是同時提供代工服務？
答：從技術上來說，國際一流廠商Lumentum、Finisar、ams等，有非常多的地方值得我們學習；從未來發展來看，受貿易戰等因素的影響，國產替代也將是大勢所趨。國內激光產業的發展，我們需要向歐美前輩學習，也需要共同進步。
激光產業，未來前景廣闊，市場巨大。而乾照光電搭建的是一個開放式的平臺，不僅可以為相關終端、方案商、模組商、封裝商等提供現成或定制的VCSEL產品，也愿意為Fabless模式的廠商提供不同系列激光產品的代工服務，包括外延生長和流片代工，助力國內激光產業的蓬勃發展。同時，我們也歡迎業界同仁前來指導和交流。