縱慧芯光紀要

談了很多索爾思，重點是索爾思領先的激光芯片，今天的大熱點是無人駕駛，我再給大家一個幹貨，不摻水的。縱慧芯光，這個華西天使輪投中的企業，我以前說了不少，今天靜靜地看以下紀要。當然，看之前再提示一下縱慧芯光除華西之外的其他股東：華爲，小米，比亞迪，大疆，禾賽，速騰……。

幾乎囊括了所有無人駕駛的巨頭，甚至包括無人機。這個確定科創板上市，還是特邀的，估值應該超過索爾思。其中部分談話（第9點及以後）也能解釋索爾思爲什么這么優秀。

縱慧芯光紀要（2022.11.08）

嘉賓：陳曉遲

公司介紹: 2015上海成立，主打VCSEL，18年初搬到常州，18年進入手機供應鏈，19年是 量產元年，2019一年出貨10kk。2019下半年开始布局車用VCSEL，之後三年通 過AECQ和IATF16949，車規產品去年底出貨，用於DMS，激光雷達產品今年 底明年初批量出貨。 目前公司主打消費電子和汽車電子，消費電子可以排全球前三，目前研發重心在 汽車電子。

 1.VCSEL企業不少但低端多(掃地機器人等)高端少(激光雷達、手機等)，爲 什么能做激光雷達芯片的企業不多，激光雷達對芯片有什么要求?

 不是新技術，90年代初就有商用VCSEL，真正火起來是2017的iPhoneX的 faceID，所以17-19年有很多VCSEL創業公司出現。 做出demo並不難，實現比較不錯的性能也不難(高校、創業公司都能做)，我 們認爲真正壁壘在後面。VCSEL分三階段，第一是性能，第二是可靠性和壽命， 第三是可量產性。第二、第三階段壁壘更高，沒有大量出貨難以發現問題。 車用VCSEL四大要求，光功率密度、光束質量、高可靠、低成本。 高功率密度和高光束質量比消費電子難很多，特別是汽車激光雷達要看幾百米， 而且希望出光的角度越小越好，這樣光學系統可以大大減輕壓力。 一旦光功率密度提高之後，對可靠性的壓力也就更大。並且車用短脈衝有別於消 費電子的長脈衝，會引入新的失效機制，如果沒有大量出貨是很難找到失效機制 並調整工藝的。

2.爲什么過去和現在的主流用EEL，現在开始用VCSEL(比如禾賽AT128)? 

VCSEL有低成本優勢，而且由於出光方式其封裝更靈活，溫漂更小，更可靠。但 之前不用的關鍵原因在於EEL光功率密度遠高於VCSEL，因此目前還是EEL爲主，VCSEL都用在消費電子。 但19年开始客戶开始關注VCSEL，因爲大家關注到激光雷達的量產了，需要低 成本和可量產性了。現在隨着多結技術發展，功率密度大提升，比EEL也就差一 個數量級，不像以前差兩三個數量級了。所以最主要還是功率密度。

3.爲什么EEL格局這么集中，都是歐司朗? 

第一是它在汽車電子布局早，性能領先而且通過車規認證，可靠性優良，出貨穩 定。第二是專利布局，低溫漂專利解決了很大問題，同時也帶來了壟斷地位。

4.現在業內主要是5結，難在哪，我們能做到什么水平，未來能做到什么水平? 

多結讓激光器用同樣的發光面積實現幾倍的功率，並不是宏觀VCSEL的堆疊而是 微觀外延生長更多層PN結。這需要做外延設計，通過MOCVD外延工藝實現， 多結的挑战比如氧化層會引入更多應力，應力會導致可靠性減弱。 市面上採用VCSEL量產的激光雷達不多，現在5、6結都有，將來會有更高結 數。現在我們研發中已經开始做十幾結的了。

5.不同結數對應光功率密度多少?

 5-7結，現在量產產品大概達到1200-1500W/mm2，每平方毫米千瓦量級，比 EEL低一個數量級，EEL能做到萬瓦/mm2級別。

6.低溫漂爲什么重要?

 溫漂是發光波長隨着溫度變化。接收端有濾光片來濾掉環境光，溫漂越大那么濾 光片的光譜窗口就要越寬，就會導致噪音越大，信噪比低，探測距離就近。 現在VCSEL溫漂差不多是EEL六分之一，低溫漂可以讓濾光片的光譜窗口更小。 縱慧芯光現在在开發新產品，不光溫漂小，而且光譜线寬窄，可以極致提高信噪 比。

7.解決溫漂，加TEC來控溫是否可以? 

這會引入額外成本和功耗，對激光雷達並不友好，直接改良芯片是更好的方法。 現在客戶基本沒有TEC模塊。

 8.A股還沒有真正的VCSEL公司，VCSEL生產流程有哪些，什么關節關鍵，縱慧 芯光做了哪些環節?fabless和IDM? 

首先是設計，包括外延材料設計和layout設計。設計完進入生產，第一個環節外 延生長。 大多硅工藝(CPU等)不用外延，直接曝光刻蝕就行，但VCSEL使用化合物半導 體，需要先在GaAs襯底上生長10m的材料，再刻蝕電路。外延生長是我們認 爲非常重要的，基本決定了最後做出來的VCSEL芯片性能和可靠性，能夠決定 70-80%。 VCSEL的外延生長比其他化合物半導體更喊一下，因爲需要DBR、需要量子阱， 總層數可能有200層左右，每一層的厚度、成分都要精確控制，每一層工藝參數 都要精確調節，比如生長溫度、壓強、氣流等。這些屬於各家的knowhow，不 同參數長出來的性能可靠性完全不同。 外延生長之後是通常的fab流程，曝光、刻蝕、氧化這些。最後切片。 縱慧芯光自己做設計、外延生長，常州有自己的產线。我們自己做外延生長因爲 它決定最後的性能。並且我們希望自己掌握一些knowhow，我們認爲能比代工 廠做得好。後面fab這些環節採用委外代工。 傳統化合物半導體廠商或光芯片廠商都是IDM，比如過去的Finisar、 Lumentum和現在的II-VI。過去都是用在光通信，量不大，並且對工藝要求 高。後來VCSEL進入手機，开始出現代工，因爲數量急劇增長。目前我們採用代 工，我們認爲制造環節成熟並且對性能影響沒那么大，沒有差異性。但未來如果 做更復雜的光通信產品可能會做IDM。所以我們是介於fabless和IDM之間，屬 於fablite，只做關鍵環節。

9.制造環節委外代工是否影響迭代速度?IDM迭代更快? 

正確，IDM迭代的確更快，而且對於VCSEL，迭代很重要，工藝和可靠性都是要 靠迭代的。最早我們外延生長也是委外代工的，那時候迭代一輪要一個季度甚至 半年，現在外延環節我們最快1-3天就能迭代一輪。制造環節如果是IDM也會迭 代很快，現在我們有緊密合作夥伴，能確保我們在一星期之內做迭代，速度和 IDM差別不大。

 10.Lumentum和II-VI分別是什么模式? Lumentum也有自己的外延和fab，但是它消費電子3D傳感的VCSEL還是代工 的，因爲它訂單特別大，在代工產業鏈話語權很強，產能、價格、交期都有話語 權。現在從手機到激光雷達，它還是延續代工模式，這個模式已經很順暢了。 II-VI一直都是IDM，可能和各自歷史有關，II-VI一直就有fab，可能能夠更好掌 握工藝knowhow和迭代速度。

兩種模式都沒錯，都有競爭力。

11.Lumentum和II-VI各自在哪些下遊領域佔優? 

現在大家比較公認VCSEL老大是Lumentum了，消費電子出貨量遙遙領先，汽 車電子進展也很快，有頭部項目量產，而且世界各地都有業務。 II-VI還是針對美國手機大客戶，國內消費電子市場幾乎沒看見II-VI，汽車電子也 少見，可能更聚焦服務好頭部客戶。

12.國內和全球有哪些激光雷達廠商會走VCSEL，前向和側向分別介紹? 

不便回答具體客戶方案，但國內主流程上都开始把目光放到VCSEL，要么在做研 發，進度快的量產。國外包括歐洲、韓國、美國，下一代都會陸續推出VCSEL的 激光雷達產品。 從場景來看明確採用VCSEL的就是補盲雷達，有些客戶前向採用光纖或EEL，但 开發下一代補盲雷達的時候都一致採用VCSEL。前向目前市面上多種方案並存， 1550、EEL都有，也有VCSEL，我們認爲VCSEL也是有競爭力的方案。

13.補盲用VCSEL沒什么疑問，爲什么前向會用VCSEL，現在有哪幾家? 

前向VCSEL的優勢在於光處理比EEL更容易，比如可以直接打出面陣或者线光 斑，甚至可以通過2D形式進行純固態掃描。

還有溫度穩定性。 另外VCSEL光束質量好一點，打出來是圓形光斑，而不像EEL打出橢圓形還要進 行快慢軸准直，有助激光雷達減體積降成本。

 且VCSEL將來成本會很低，隨着消費電子帶起來供應鏈，激光雷達也能享受到消 費電子的紅利。而光纖激光器沒有半導體的摩爾定律，沒有這么強的規模效應。

14.9月一款激光雷達選用128個VCSEL但好像是與Lumentum合作，國內廠商 VCSEL實力也很強，目前國內廠商選型到了什么階段? 

我們最快今年底明年初量產，是針對市面上已經开始量產VCSEL激光雷達的客 戶。其他客戶量產時間基本明年底或後年，我們在大部分項目都是主力供應商。

15.昨天禾賽速騰的補盲雷達大概看30米左右，19萬個點，前向現在能做153萬 個點了，未來補盲雷達升級趨勢?

 點密度不太熟悉，客戶端對FoV提出了高要求，基本上要到100/120*75度，後 續客戶會持續提FoV的要求。現在技術階段分辨率和距離都不是主要挑战，主要 還是FoV做大。

16.消費級廠商搞不定激光雷達VCSEL，主要是在哪些環節?激光雷達VCSEL最 難做的三點? 

第一是光功率密度，很多廠商通過多結來提高。第二是光束質量，往往做多結產 品時候發散角會很大，我們經過多輪迭代設計，可以在提高光功率密度的同時讓 發散角很小。第三是可靠性，激光雷達都是超短脈衝大電流，有別於消費電子， 如果沒有幾十萬顆的測試是沒辦法找到這種情況下的失效機制的。圍繞這些問題 我們不僅在VCSEL芯片本身做迭代，而且要設計車規驅動來模擬客戶工作模式， 做大量測試來找出失效模式，投入巨大，如果沒有明確客戶需求，很少有廠商會 做這么大投入倆解決這些問題。 目前在即將量產的客戶處已經取得了很好的進展，AECQ等所有認證都已通過， 目前已經在跑小批量。

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