（轉載）激光芯片企業開疆拓土,破局“有器無芯”困境

激光器在我國產業升級中發揮著重要作用，國產的激光器也逐漸獲得了市場的認可，激光器國產化、自主化的進程也在穩步推進著。但隨著工業應用范圍的擴大，激光器功率不斷提高，對激光器核心元器件的要求也越來越高。在高功率激光核心器件方面，國內企業一直未能突破高功率激光芯片和光纖光柵的壁壘。

光纖激光器的核心器件性能和光纖合束技術顯著影響其輸出功率。核心器件包括泵浦源、增益光纖、光纖光柵等，光纖合束技術則有助于在其基礎上進一步提高激光器功率，因此高性能的核心器件是提高光纖激光器功率的關鍵所在。

泵浦源是激光器的核心器件之一，占光纖激光器成本比例高達50%。高功率光纖激光器需要高功率泵浦源的支撐，而半導體激光器具有體積小、重量輕、電光轉換效率高、性能穩定、可靠性高和壽命長等優點，因此半導體激光器（LD泵浦源）是光纖激光器的主流泵浦源。

激光芯片是整個激光產業鏈的基石、源頭，同時也是核心戰略發展的瓶頸。激光芯片是半導體泵浦源的核心部件，其功率高低和性能穩定性直接影響輸出激光性能。

當前，國內激光芯片的發展現狀主要體現為中高端仍需依靠進口，進口價格相對較高并且存在技術封鎖；應用端發展迅速，但最上游的外延片和芯片核心技術難以突破；國內高端半導體激光芯片面臨產業化挑戰。國內激光器廠商開始偏好于采購國產激光芯片。隨著市場對高功率光纖激光器需求的提升，激光芯片的國產替代為大勢所趨。

借力資本，布局芯片產業

在國內從事激光核心部件的研發隊伍中，長光華芯走在了前列。2020年6月23日，長光華芯宣布完成1.5億元人民幣C輪融資的工商變更，標志著2019年7月啟動的C輪融資順利完成。

長光華芯是全球少數幾家研發和量產高功率半導體激光器芯片的公司，產品用于高速光通信、機器視覺等領域，公司已建成從芯片設計、MOCVD（外延）、光刻、解理/鍍膜、封裝測試、光纖耦合、直接半導體激光器等完整的工藝平臺和量產線。公司高亮度單管芯片和光纖耦合輸出模塊、高功率巴條和疊陣等產品，在功率、亮度、光電轉換效率、壽命等方面屢次突破，獲多項專利，與全球先進水平同步。

截至目前，長光華芯至今已完成四輪超3億元融資。企查查顯示，長光華芯2012年獲得奧普光電天使輪融資；2016年獲得東湖創投等A輪融資；2018年7月，長光華芯順利完成1.5億元B輪融資；C輪1.5億元融資于2020年6月23日完成。

長光華芯生產的高能激光芯片

值得一提的是，長光華芯承擔的國家重點研發計劃戰略性先進電子材料重點專項“大功率光纖激光材料與器件關鍵技術研究”項目中“長壽命高亮度半導體激光泵源”課題。經過3年實施，長光華芯完成了任務書中規定的研究內容，在高功率半導體激光器芯片及光纖耦合半導體激光泵源研究方面取得了突破，各項指標滿足任務書要求。

長光華芯的這一研究成果為萬瓦級光纖激光器提供了高亮度芯片及泵浦源。截至目前，相關芯片和光纖耦合模塊產品通過了20家以上的應用單位的驗證及大量的使用，達到甚至超出了預期目標。

除了長光華芯，2019年8月，檸檬光子宣布獲得5000萬元A＋輪融資。

檸檬光子是一家高端半導體激光芯片設計和生產商。公司成立于2018年7月，主要的產品是高性能半導體激光芯片和模組等。產品應用在3D傳感、機器人、激光雷達、智能制造、物聯網等領域。

公司是一家由半導體激光行業專業團隊和機構創辦的高科技企業，擁有國際領先的半導體激光技術和工藝，研發的下一代半導體激光芯片在眾多應用領域比現有的激光芯片技術具有更優異的性能、可靠性、低廉制造成本等。

檸檬光子芯片產品線全方位匹配5G生態系統需求

檸檬光子創始人肖巖博士曾對外公開表示，檸檬光子已經成功開發出多款世界范圍內領先的半導體激光芯片產品和基于自主芯片產品的光學模組和光引擎解決方案。希望在未來的五年內打造一個全方位匹配5G生態系統需求的激光芯片技術平臺，并根據市場需求延伸激光生態鏈產品，努力成為激光芯片的技術領導者。

不管是檸檬光子或者是長光華芯，能獲得資本認可說明它們自身實力雄厚，而能被看好，肯定了激光芯片產業的前景。

突破核芯瓶頸，助力激光產業

目前在9XXnm高功率半導體激光器的技術和市場領域形成美國、德國和日本三國鼎立的局面。國內近幾年在這些產品的開發方面取得了重要進展，但是和國際相比，仍然存在一定的差距，尤其在實用化的性能、可靠性、穩定性以及批量方面，有待發展提高。

成立于2007年的度亙激光針對9xxnm系列高功率半導體激光芯片進行了深入的研究并取得了突破性成果。成功研發出915nm/975nm高功率半導體激光芯片，產品性能達到國際先進水平，可分別實現Nova-12W、Phantom-18W、Titan-22W、Everest-25W室溫連續工作。采用特殊優化的外延結構設計，實現高功率、高效率輸出、同時芯片具有耐高溫特性，在50℃高溫的情況下仍保持高功率工作；采用創新設計，降低芯片的水平發散角，實現高亮度工作，大大提高了模塊的耦合效率，采用先進的工藝制作，使芯片獲得較高COD水平，從而提高芯片的可靠性。

度亙激光的定位是全面參與全球化市場競爭，與應用端形成緊密的連結，不斷創新，為客戶創造更大價值，為中國激光產業助力！2020年7月初，度亙激光完成了1億元B輪融資，同時，度亙激光南通產業化基地啟動。度亙激光作為激光上游版塊的崛起，對整個中國激光行業產業鏈的完善彰顯重要的促進作用。

行業利好消息并不只有一個。國內領先的高速光通信激光器供應商陜西源杰半導體技術有限公司，今年6月初宣布實現12波25G MWDM激光器芯片量產。MWDM激光器的量產標志著MWDM產業鏈打通最后一環，進入規模部署時代。

源杰半導體多年來在高速光通信激光器領域持續投入，現已全面、自主掌握了從激光器芯片設計、驗證到外延設計生長、晶圓制造、芯片測試、制造的全流程研發和生產能力。2019年，源杰半導體就成功研發出12波MWDM激光器芯片，此后經過內部長期嚴格的可靠性測試，保證了源杰量產的MWDM激光器芯片性能指標穩定，可靠性高于行業標準。

 源杰半導體12波MWDM激光器芯片外觀

該款12波MWDM激光器芯片，完全滿足中國移動提出的5G Open-WDM/MWDM半有源創新前傳解決方案標準，在CWDM前6波的基礎上，中心波長左右各偏移3.5nm，從而擴展通道實現了12個波長波分復用。由于復用了現有CWDM激光器芯片產業鏈，可以有效降低MWDM激光器芯片的研發成本并實現快速量產發貨。

采用MWDM激光器芯片的5G半有源前傳解決方案，相比光纖直驅、無源WDM前傳方案，在系統容量、管理維護、網絡可靠性、綜合成本上優勢明顯，能大幅節約光纖消耗，為數量龐大的5G基站CRAN前傳網絡建設提供可管可維和可靠的最優解決方案，支持5G快速建設，助力國家“新基建”戰略落地。

目前該系列芯片已大批量交付給多個業內領先的光模塊和系統設備廠家開發MWDM光模塊和相關產品，并在5G前傳網絡實現規模商用部署。

未來源杰半導體將進一步和上下游產業鏈緊密合作，共同繁榮MWDM前傳產業；通過高水平的國產創新能力和穩定可靠的產品交付能力，為中國和世界5G建設作出重要貢獻。

作為國內領先的大功率半導體激光芯片專業制造商——深圳瑞波光電子有限公司是由深圳清華大學研究院、國內外技術專家共同創辦的從事大功率半導體激光器芯片研發和生產的高科技企業。瑞波光電擁有從半導體激光芯片外延設計、材料、制造工藝，到芯片封裝、表征測試等全套核心技術，其產品線覆蓋可見光到近紅外波段，功率從瓦級到數百瓦級，可向市場提供高性能、高可靠性大功率半導體激光芯片，封裝模塊及測試表征設備。

 瑞波光電單管芯片和Bar一覽

瑞波光電在很多核心技術方面實現了技術的突破，在外延結構方面，優化了非對稱寬波導設計，并采用金屬有機化學氣相外延技術生長了低損耗、高效率的外延材料；在芯片制備方面，建立了完整的、符合工業化生產要求的工藝流程，對金屬電極、非吸收窗口、腔面鈍化等關鍵工藝技術取得了突破, 在國內首次解決了大功率激光芯片最具有挑戰的腔面災變問題；在封裝方面，開發了對高功率激光芯片的共晶焊接工藝；在測試方面，開發了失效分析設備和5大系列的測試表征設備，完成了對激光芯片制造過程的所有關鍵節點的質量控制和數據采集。通過上述基礎條件的建立，瑞波光電研制出國內領先、世界一流水平的多種大功率半導體激光芯片，具備高功率、高效率、高亮度、高可靠性的優點，并且解決芯片生產過程中的可靠性和良率問題，實現了大批量的生產和銷售。

大功率激光芯片的技術門檻極高，目前瑞波光電已經研制出多款大功率芯片，并對其中大部分研發成功的半導體激光芯片實現了產業化，完成了基礎研究-產品化-市場推廣的全過程，打破了西方國家在高功率激光芯片領域的壟斷，填補了中國在大功率半導體激光器芯片領域的空白，為中國的激光行業提供了中國“芯”。

國產激光芯片未來可期

重大利好加持下的芯片產業必將成為市場熱點。畢竟國家重申科技強國的口號，更是強調要發揮舉國體制優勢，這樣的戰略可是第一次提出，盡舉國之力進行技術創新，這不會是簡單說說的口號，是戰必勝，行必果的抉擇，市場必將以猛烈的姿態來回應。

可以樂觀的預見，當激光芯片成為政府及資本市場高度關注的領域之后，相關企業的資金困境被解放，這也將刺激更多的企業投入到激光芯片的研發上，也會有更多的激光芯片企業誕生。隨著整體研發投入的增加，國內高功率激光器制造“有器無芯”的局面將很快被打破。 

國產激光器都將裝上中國“芯”

激光的應用領域已逐步擴展到智能制造、激光雷達、消費光子和激光醫療等方面。這些新興應用市場將對大功率激光芯片提出更高的要求，國內的激光芯片制造暫時不能全部滿足，但發展勢頭良好。但由于我國激光芯片發展起步晚，基礎較為薄弱，真正實現激光芯片國產化還需要激光產業上下游企業通力合作，共同支撐激光芯片的發展。

有理由相信，隨著產業轉型升級的推進和掌握更多核心技術公司的不斷涌現，國內的激光行業都將用上國產激光器，而國產的激光器都將裝上中國“芯”。(本文刊登于《激光制造商情》130期G2版）