專訪長瑞光電：50G PAM4 VCSEL實現(xiàn)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)拜訪國產(chǎn)VCSEL光芯片領軍企業(yè)——蘇州長瑞光電有限公司(簡稱長瑞光電)，了解公司最近一年以來的發(fā)展動態(tài)。長瑞光電專注于三五族化合物半導體激光器芯片的研發(fā)、制造和銷售，公司自主建設了從晶圓到流片工序的生產(chǎn)線，擁有完整的光學性能以及可靠性測試能力，產(chǎn)品在高速光通信、消費類電子領域實現(xiàn)商用，同時還向醫(yī)美和激光雷達等領域延伸。

  長瑞光電VCSEL研發(fā)副總經(jīng)理向宇博士對訊石表示，2020年公司實現(xiàn)從產(chǎn)品研發(fā)階段向商用的轉變，研發(fā)投入超過4000萬元，2021年初已建成并投入使用了全新車間，并繼續(xù)保持高強度的研發(fā)投入。公司總面積達1萬平方米，其中包括了5000平方米的先進生產(chǎn)車間，核心設備經(jīng)過調(diào)試和驗證已投入全天24小時生產(chǎn)運作，公司打造了2條4英寸砷化鎵生產(chǎn)線，設計日產(chǎn)量可達15萬顆以上。公司高度重視產(chǎn)品性能和質(zhì)量檢測，配備了專業(yè)研發(fā)實驗室、失效分析實驗室，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間，嚴把出貨產(chǎn)品的質(zhì)量關。

  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，特別是實現(xiàn)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)劣和使用壽命的長短。長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)量的基礎上進行光芯片后道工序生產(chǎn)，這樣更容易發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷和找出問題所在。同時，對于客戶提出的定制化需求，長瑞光電自有的外延生長、工藝流片、性能檢測和老化分析能力可以更快響應客戶項目提出的差異化芯片需求。在光模塊客戶企業(yè)的支持下，公司高速VCSEL產(chǎn)品在可靠性測試、性能驗證和市場反饋方面，相比于同類企業(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，長瑞光電滿負荷月產(chǎn)能可達數(shù)百片，公司于2021年實現(xiàn)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(jù)訊石咨詢《2021通信光芯片及其應用市場發(fā)展調(diào)查報告》，25G及以上速率VCSEL產(chǎn)品有80%市場份額被博通、II-VI、SONY等國外公司占據(jù)，長瑞光電是該細分市場的國產(chǎn)主要代表之一。向宇表示，長瑞光電一開始就定位于高端VCSEL光芯片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，隨著研發(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)展奠定了夯實的基礎，公司在持續(xù)推出更高速率VCSEL產(chǎn)品的同時，還將利用自身優(yōu)勢開發(fā)其他應用的VCSEL芯片產(chǎn)品。

圖1：長瑞光電50G PAM4 VCSEL芯片產(chǎn)品

  對半導體材料上的高投入研發(fā)讓長瑞光電產(chǎn)品換代順其自然，在25G NRZ VCSEL實現(xiàn)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(shù)據(jù)中心正在增長的200G/400G光模塊需求。對于50G PAM4 VCSEL市場發(fā)展預期，長瑞光電研發(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域與國外產(chǎn)品進行同臺競爭，一方面50G VCSEL已經(jīng)批量完成所有的廠內(nèi)測試，并通過多家光模塊客戶驗證，獲得了批量訂單；另一方面，公司也對即將到來的市場需求和訂單交付做足了生產(chǎn)備料和出貨驗證的準備。長瑞光電緊跟市場需求的腳步，從產(chǎn)品性能和可靠性到客戶服務，完全可媲美國外同類企業(yè)。

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

圖3：長瑞光電50G PAM4 VCSEL產(chǎn)品10000小時可靠性

圖4：長瑞光電50G PAM4 VCSEL產(chǎn)品累計失效分布圖

  高逸群還表示，在未來的產(chǎn)品路線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，車載激光雷達VCSEL、醫(yī)美以及傳感類的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100G PAM4產(chǎn)品的研發(fā)。

  VCSEL激光器是數(shù)據(jù)中心短距離傳輸光模塊的主流選擇，數(shù)據(jù)中心是光通訊模塊器件和光電芯片的主要市場。據(jù)訊石咨詢預測，全球數(shù)據(jù)通信(主要指數(shù)據(jù)中心)光模塊市場規(guī)模將從2020年41.5億美元增長至2025年80億美元，年復合增長率為14%，其中中國市場將從2020年8.5億美元增長至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光模塊也處在市場起量的前夕，在數(shù)據(jù)中心短距傳輸?shù)某咚俟饽K需要的正是50G/100G VCSEL激光器芯片。滿足互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心超高速傳輸需求正是長瑞光電VCSEL產(chǎn)品的價值所在，相信在新一代高速光通訊應用上，長瑞光電高速VCSEL將為客戶超高速光互連的發(fā)展創(chuàng)造更多的價值。

長瑞光電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