專(zhuān)訪(fǎng)長(cháng)瑞光電：50G PAM4 VCSEL實(shí)現量產(chǎn)并批量出貨 助力超高速光互聯(lián)發(fā)展

  ICC訊 近日，訊石光通訊網(wǎng)拜訪(fǎng)國產(chǎn)VCSEL光芯片領(lǐng)軍企業(yè)——蘇州長(cháng)瑞光電有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)長(cháng)瑞光電)，了解公司最近一年以來(lái)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。長(cháng)瑞光電專(zhuān)注于三五族化合物半導體激光器芯片的研發(fā)、制造和銷(xiāo)售，公司自主建設了從晶圓到流片工序的生產(chǎn)線(xiàn)，擁有完整的光學(xué)性能以及可靠性測試能力，產(chǎn)品在高速光通信、消費類(lèi)電子領(lǐng)域實(shí)現商用，同時(shí)還向醫美和激光雷達等領(lǐng)域延伸。

  長(cháng)瑞光電VCSEL研發(fā)副總經(jīng)理向宇博士對訊石表示，2020年公司實(shí)現從產(chǎn)品研發(fā)階段向商用的轉變，研發(fā)投入超過(guò)4000萬(wàn)元，2021年初已建成并投入使用了全新車(chē)間，并繼續保持高強度的研發(fā)投入。公司總面積達1萬(wàn)平方米，其中包括了5000平方米的先進(jìn)生產(chǎn)車(chē)間，核心設備經(jīng)過(guò)調試和驗證已投入全天24小時(shí)生產(chǎn)運作，公司打造了2條4英寸砷化鎵生產(chǎn)線(xiàn)，設計日產(chǎn)量可達15萬(wàn)顆以上。公司高度重視產(chǎn)品性能和質(zhì)量檢測，配備了專(zhuān)業(yè)研發(fā)實(shí)驗室、失效分析實(shí)驗室，用于工程分析和失效分析，此外還建成完善的芯片可靠性驗證車(chē)間，嚴把出貨產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)。

  半導體芯片的研發(fā)和生產(chǎn)分為IDM(Integrated Design and Manufacture)垂直整合制造和Fabless純設計模式，基于化合物半導體材料的光芯片廠(chǎng)商采用IDM模式并不容易。向宇認為光芯片IDM模式可以提高產(chǎn)品質(zhì)量把控和定制研發(fā)效率，特別是實(shí)現光芯片外延片的自主生產(chǎn)。外延(Epi-wafer)材料是半導體激光器制備工藝的核心前道工序，外延片的質(zhì)量決定了光芯片工作性能的優(yōu)劣和使用壽命的長(cháng)短。長(cháng)瑞光電已充分掌握了外延生產(chǎn)工藝，可以在把控前道工序質(zhì)量的基礎上進(jìn)行光芯片后道工序生產(chǎn)，這樣更容易發(fā)現產(chǎn)品缺陷和找出問(wèn)題所在。同時(shí)，對于客戶(hù)提出的定制化需求，長(cháng)瑞光電自有的外延生長(cháng)、工藝流片、性能檢測和老化分析能力可以更快響應客戶(hù)項目提出的差異化芯片需求。在光模塊客戶(hù)企業(yè)的支持下，公司高速VCSEL產(chǎn)品在可靠性測試、性能驗證和市場(chǎng)反饋方面，相比于同類(lèi)企業(yè)具有更高的反饋效率，有助于加速產(chǎn)品迭代升級。

  基于IDM垂直整合制造，長(cháng)瑞光電滿(mǎn)負荷月產(chǎn)能可達數百片，公司于2021年實(shí)現了自研外延25G NRZ VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)光芯片的量產(chǎn)。根據訊石咨詢(xún)《2021通信光芯片及其應用市場(chǎng)發(fā)展調查報告》，25G及以上速率VCSEL產(chǎn)品有80%市場(chǎng)份額被博通、II-VI、SONY等國外公司占據，長(cháng)瑞光電是該細分市場(chǎng)的國產(chǎn)主要代表之一。向宇表示，長(cháng)瑞光電一開(kāi)始就定位于高端VCSEL光芯片研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，隨著(zhù)研發(fā)能力的逐步成熟，IDM垂直整合制造的優(yōu)勢為下一階段發(fā)展奠定了夯實(shí)的基礎，公司在持續推出更高速率VCSEL產(chǎn)品的同時(shí)，還將利用自身優(yōu)勢開(kāi)發(fā)其他應用的VCSEL芯片產(chǎn)品。

圖1：長(cháng)瑞光電50G PAM4 VCSEL芯片產(chǎn)品

  對半導體材料上的高投入研發(fā)讓長(cháng)瑞光電產(chǎn)品換代順其自然，在25G NRZ VCSEL實(shí)現商用后，公司于今年上半年起，全面推出了50G PAM4 VCSEL產(chǎn)品，瞄準數據中心正在增長(cháng)的200G/400G光模塊需求。對于50G PAM4 VCSEL市場(chǎng)發(fā)展預期，長(cháng)瑞光電研發(fā)高級工程師、PAM4項目負責人高逸群表示公司有信心在該細分領(lǐng)域與國外產(chǎn)品進(jìn)行同臺競爭，一方面50G VCSEL已經(jīng)批量完成所有的廠(chǎng)內測試，并通過(guò)多家光模塊客戶(hù)驗證，獲得了批量訂單；另一方面，公司也對即將到來(lái)的市場(chǎng)需求和訂單交付做足了生產(chǎn)備料和出貨驗證的準備。長(cháng)瑞光電緊跟市場(chǎng)需求的腳步，從產(chǎn)品性能和可靠性到客戶(hù)服務(wù)，完全可媲美國外同類(lèi)企業(yè)。

圖2：搭載長(cháng)瑞光電50G PAM4 VCSEL的400G SR8光模塊眼圖測試結果

圖3：長(cháng)瑞光電50G PAM4 VCSEL產(chǎn)品10000小時(shí)可靠性

圖4：長(cháng)瑞光電50G PAM4 VCSEL產(chǎn)品累計失效分布圖

  高逸群還表示，在未來(lái)的產(chǎn)品路線(xiàn)圖分為高速率和高功率兩大方向，除了目前可量產(chǎn)的850nm 50G PAM4 VCSEL外，公司即將推出針對400G SR4.2光模塊應用的910nm 50G PAM4 VCSEL，此外，車(chē)載激光雷達VCSEL、醫美以及傳感類(lèi)的VCSEL也在公司的研發(fā)產(chǎn)品名錄中。公司還計劃于今年下半年正式啟動(dòng)100G PAM4產(chǎn)品的研發(fā)。

  VCSEL激光器是數據中心短距離傳輸光模塊的主流選擇，數據中心是光通訊模塊器件和光電芯片的主要市場(chǎng)。據訊石咨詢(xún)預測，全球數據通信(主要指數據中心)光模塊市場(chǎng)規模將從2020年41.5億美元增長(cháng)至2025年80億美元，年復合增長(cháng)率為14%，其中中國市場(chǎng)將從2020年8.5億美元增長(cháng)至19.5億美元。全球頭部互聯(lián)網(wǎng)公司200G/400G光模塊需求釋放，800G光模塊也處在市場(chǎng)起量的前夕，在數據中心短距傳輸的超高速光模塊需要的正是50G/100G VCSEL激光器芯片。滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)數據中心超高速傳輸需求正是長(cháng)瑞光電VCSEL產(chǎn)品的價(jià)值所在，相信在新一代高速光通訊應用上，長(cháng)瑞光電高速VCSEL將為客戶(hù)超高速光互連的發(fā)展創(chuàng )造更多的價(jià)值。

長(cháng)瑞光電VCSEL研發(fā)副總經(jīng)理向宇博士（右二）和PAM4項目負責人高逸群（右一）接受采訪(fǎng)