（转载）激光芯片企业开疆拓土,破局“有器无芯”困境

激光器在我国产业升级中发挥着重要作用，国产的激光器也逐渐获得了市场的认可，激光器国产化、自主化的进程也在稳步推进着。但随着工业应用范围的扩大，激光器功率不断提高，对激光器核心元器件的要求也越来越高。在高功率激光核心器件方面，国内企业一直未能突破高功率激光芯片和光纤光栅的壁垒。

光纤激光器的核心器件性能和光纤合束技术显著影响其输出功率。核心器件包括泵浦源、增益光纤、光纤光栅等，光纤合束技术则有助于在其基础上进一步提高激光器功率，因此高性能的核心器件是提高光纤激光器功率的关键所在。

泵浦源是激光器的核心器件之一，占光纤激光器成本比例高达50%。高功率光纤激光器需要高功率泵浦源的支撑，而半导体激光器具有体积小、重量轻、电光转换效率高、性能稳定、可靠性高和寿命长等优点，因此半导体激光器（LD泵浦源）是光纤激光器的主流泵浦源。

激光芯片是整个激光产业链的基石、源头，同时也是核心战略发展的瓶颈。激光芯片是半导体泵浦源的核心部件，其功率高低和性能稳定性直接影响输出激光性能。

当前，国内激光芯片的发展现状主要体现为中高端仍需依靠进口，进口价格相对较高并且存在技术封锁；应用端发展迅速，但最上游的外延片和芯片核心技术难以突破；国内高端半导体激光芯片面临产业化挑战。国内激光器厂商开始偏好于采购国产激光芯片。随着市场对高功率光纤激光器需求的提升，激光芯片的国产替代为大势所趋。

借力资本，布局芯片产业

在国内从事激光核心部件的研发队伍中，长光华芯走在了前列。2020年6月23日，长光华芯宣布完成1.5亿元人民币C轮融资的工商变更，标志着2019年7月启动的C轮融资顺利完成。

长光华芯是全球少数几家研发和量产高功率半导体激光器芯片的公司，产品用于高速光通信、机器视觉等领域，公司已建成从芯片设计、MOCVD（外延）、光刻、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合、直接半导体激光器等完整的工艺平台和量产线。公司高亮度单管芯片和光纤耦合输出模块、高功率巴条和叠阵等产品，在功率、亮度、光电转换效率、寿命等方面屡次突破，获多项专利，与全球先进水平同步。

截至目前，长光华芯至今已完成四轮超3亿元融资。企查查显示，长光华芯2012年获得奥普光电天使轮融资；2016年获得东湖创投等A轮融资；2018年7月，长光华芯顺利完成1.5亿元B轮融资；C轮1.5亿元融资于2020年6月23日完成。

长光华芯生产的高能激光芯片

值得一提的是，长光华芯承担的国家重点研发计划战略性先进电子材料重点专项“大功率光纤激光材料与器件关键技术研究”项目中“长寿命高亮度半导体激光泵源”课题。经过3年实施，长光华芯完成了任务书中规定的研究内容，在高功率半导体激光器芯片及光纤耦合半导体激光泵源研究方面取得了突破，各项指标满足任务书要求。

长光华芯的这一研究成果为万瓦级光纤激光器提供了高亮度芯片及泵浦源。截至目前，相关芯片和光纤耦合模块产品通过了20家以上的应用单位的验证及大量的使用，达到甚至超出了预期目标。

除了长光华芯，2019年8月，柠檬光子宣布获得5000万元A＋轮融资。

柠檬光子是一家高端半导体激光芯片设计和生产商。公司成立于2018年7月，主要的产品是高性能半导体激光芯片和模组等。产品应用在3D传感、机器人、激光雷达、智能制造、物联网等领域。

公司是一家由半导体激光行业专业团队和机构创办的高科技企业，拥有国际领先的半导体激光技术和工艺，研发的下一代半导体激光芯片在众多应用领域比现有的激光芯片技术具有更优异的性能、可靠性、低廉制造成本等。

柠檬光子芯片产品线全方位匹配5G生态系统需求

柠檬光子创始人肖岩博士曾对外公开表示，柠檬光子已经成功开发出多款世界范围内领先的半导体激光芯片产品和基于自主芯片产品的光学模组和光引擎解决方案。希望在未来的五年内打造一个全方位匹配5G生态系统需求的激光芯片技术平台，并根据市场需求延伸激光生态链产品，努力成为激光芯片的技术领导者。

不管是柠檬光子或者是长光华芯，能获得资本认可说明它们自身实力雄厚，而能被看好，肯定了激光芯片产业的前景。

突破核芯瓶颈，助力激光产业

目前在9XXnm高功率半导体激光器的技术和市场领域形成美国、德国和日本三国鼎立的局面。国内近几年在这些产品的开发方面取得了重要进展，但是和国际相比，仍然存在一定的差距，尤其在实用化的性能、可靠性、稳定性以及批量方面，有待发展提高。

成立于2007年的度亘激光针对9xxnm系列高功率半导体激光芯片进行了深入的研究并取得了突破性成果。成功研发出915nm/975nm高功率半导体激光芯片，产品性能达到国际先进水平，可分别实现Nova-12W、Phantom-18W、Titan-22W、Everest-25W室温连续工作。采用特殊优化的外延结构设计，实现高功率、高效率输出、同时芯片具有耐高温特性，在50℃高温的情况下仍保持高功率工作；采用创新设计，降低芯片的水平发散角，实现高亮度工作，大大提高了模块的耦合效率，采用先进的工艺制作，使芯片获得较高COD水平，从而提高芯片的可靠性。

度亘激光的定位是全面参与全球化市场竞争，与应用端形成紧密的连结，不断创新，为客户创造更大价值，为中国激光产业助力！2020年7月初，度亘激光完成了1亿元B轮融资，同时，度亘激光南通产业化基地启动。度亘激光作为激光上游版块的崛起，对整个中国激光行业产业链的完善彰显重要的促进作用。

行业利好消息并不只有一个。国内领先的高速光通信激光器供应商陕西源杰半导体技术有限公司，今年6月初宣布实现12波25G MWDM激光器芯片量产。MWDM激光器的量产标志着MWDM产业链打通最后一环，进入规模部署时代。

源杰半导体多年来在高速光通信激光器领域持续投入，现已全面、自主掌握了从激光器芯片设计、验证到外延设计生长、晶圆制造、芯片测试、制造的全流程研发和生产能力。2019年，源杰半导体就成功研发出12波MWDM激光器芯片，此后经过内部长期严格的可靠性测试，保证了源杰量产的MWDM激光器芯片性能指标稳定，可靠性高于行业标准。

 源杰半导体12波MWDM激光器芯片外观

该款12波MWDM激光器芯片，完全满足中国移动提出的5G Open-WDM/MWDM半有源创新前传解决方案标准，在CWDM前6波的基础上，中心波长左右各偏移3.5nm，从而扩展通道实现了12个波长波分复用。由于复用了现有CWDM激光器芯片产业链，可以有效降低MWDM激光器芯片的研发成本并实现快速量产发货。

采用MWDM激光器芯片的5G半有源前传解决方案，相比光纤直驱、无源WDM前传方案，在系统容量、管理维护、网络可靠性、综合成本上优势明显，能大幅节约光纤消耗，为数量庞大的5G基站CRAN前传网络建设提供可管可维和可靠的最优解决方案，支持5G快速建设，助力国家“新基建”战略落地。

目前该系列芯片已大批量交付给多个业内领先的光模块和系统设备厂家开发MWDM光模块和相关产品，并在5G前传网络实现规模商用部署。

未来源杰半导体将进一步和上下游产业链紧密合作，共同繁荣MWDM前传产业；通过高水平的国产创新能力和稳定可靠的产品交付能力，为中国和世界5G建设作出重要贡献。

作为国内领先的大功率半导体激光芯片专业制造商——深圳瑞波光电子有限公司是由深圳清华大学研究院、国内外技术专家共同创办的从事大功率半导体激光器芯片研发和生产的高科技企业。瑞波光电拥有从半导体激光芯片外延设计、材料、制造工艺，到芯片封装、表征测试等全套核心技术，其产品线覆盖可见光到近红外波段，功率从瓦级到数百瓦级，可向市场提供高性能、高可靠性大功率半导体激光芯片，封装模块及测试表征设备。

 瑞波光电单管芯片和Bar一览

瑞波光电在很多核心技术方面实现了技术的突破，在外延结构方面，优化了非对称宽波导设计，并采用金属有机化学气相外延技术生长了低损耗、高效率的外延材料；在芯片制备方面，建立了完整的、符合工业化生产要求的工艺流程，对金属电极、非吸收窗口、腔面钝化等关键工艺技术取得了突破, 在国内首次解决了大功率激光芯片最具有挑战的腔面灾变问题；在封装方面，开发了对高功率激光芯片的共晶焊接工艺；在测试方面，开发了失效分析设备和5大系列的测试表征设备，完成了对激光芯片制造过程的所有关键节点的质量控制和数据采集。通过上述基础条件的建立，瑞波光电研制出国内领先、世界一流水平的多种大功率半导体激光芯片，具备高功率、高效率、高亮度、高可靠性的优点，并且解决芯片生产过程中的可靠性和良率问题，实现了大批量的生产和销售。

大功率激光芯片的技术门槛极高，目前瑞波光电已经研制出多款大功率芯片，并对其中大部分研发成功的半导体激光芯片实现了产业化，完成了基础研究-产品化-市场推广的全过程，打破了西方国家在高功率激光芯片领域的垄断，填补了中国在大功率半导体激光器芯片领域的空白，为中国的激光行业提供了中国“芯”。

国产激光芯片未来可期

重大利好加持下的芯片产业必将成为市场热点。毕竟国家重申科技强国的口号，更是强调要发挥举国体制优势，这样的战略可是第一次提出，尽举国之力进行技术创新，这不会是简单说说的口号，是战必胜，行必果的抉择，市场必将以猛烈的姿态来回应。

可以乐观的预见，当激光芯片成为政府及资本市场高度关注的领域之后，相关企业的资金困境被解放，这也将刺激更多的企业投入到激光芯片的研发上，也会有更多的激光芯片企业诞生。随着整体研发投入的增加，国内高功率激光器制造“有器无芯”的局面将很快被打破。 

国产激光器都将装上中国“芯”

激光的应用领域已逐步扩展到智能制造、激光雷达、消费光子和激光医疗等方面。这些新兴应用市场将对大功率激光芯片提出更高的要求，国内的激光芯片制造暂时不能全部满足，但发展势头良好。但由于我国激光芯片发展起步晚，基础较为薄弱，真正实现激光芯片国产化还需要激光产业上下游企业通力合作，共同支撑激光芯片的发展。

有理由相信，随着产业转型升级的推进和掌握更多核心技术公司的不断涌现，国内的激光行业都将用上国产激光器，而国产的激光器都将装上中国“芯”。(本文刊登于《激光制造商情》130期G2版）