華興激光羅帥：國產(chǎn)化外延材料持續(xù)升級(jí) 補(bǔ)齊我國光通信產(chǎn)業(yè)短板

       ICCSZ訊（編輯：Aiur） 作為全球最大光通信單一市場(chǎng)，中國光通信產(chǎn)業(yè)已在系統(tǒng)設(shè)備、器件模塊以及光纖光纜等領(lǐng)域具備強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，而在光通信芯片及材料方面，中國光通信產(chǎn)業(yè)同樣奮起直追，加速打破產(chǎn)業(yè)共性瓶頸，實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)國產(chǎn)化替代，由此誕生了一批優(yōu)秀的產(chǎn)業(yè)代表，其中就有我國化合物半導(dǎo)體外延材料研發(fā)、制造和銷售供應(yīng)商——江蘇華興激光科技有限公司（簡(jiǎn)稱華興激光/HEPITAXY）。

       1月4日，在江蘇·邳州舉辦的訊石“創(chuàng)芯時(shí)代”邳州論壇暨年度總結(jié)大會(huì)上，華興激光總經(jīng)理羅帥博士發(fā)表《半導(dǎo)體光電子外延材料國產(chǎn)化》行業(yè)報(bào)告，深度分析了外延材料行業(yè)背景、外延核心關(guān)鍵技術(shù)以及國產(chǎn)化機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

華興激光總經(jīng)理 羅帥博士

       羅帥表示III-V族半導(dǎo)體外延材料的下游是半導(dǎo)體激光器（激光二極管，LD），它是二十世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，具有超過60%的電光轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)體積小、重量輕，已廣泛應(yīng)用于激光通信、激光傳感、激光存儲(chǔ)等信息光電子領(lǐng)域和激光泵浦、激光加工、激光雷達(dá)等能量光電子領(lǐng)域。

       5G可謂是半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)發(fā)展的一支“興奮劑”。5G商用，承載先行。2019年是中國5G商用元年，隨著5G商用規(guī)模不斷擴(kuò)大，作為5G網(wǎng)絡(luò)承載基礎(chǔ)的光通信硬件設(shè)施也獲得更大的增長(zhǎng)空間。高速半導(dǎo)體激光器（10G/25G/50G/100G等）迎面趕上了5G市場(chǎng)需求爆發(fā)的機(jī)遇，正在進(jìn)入增長(zhǎng)的快車道。一系列5G承載采購案例也表明中國5G商用已拉開大幕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年中國各省市和集團(tuán)運(yùn)營(yíng)商的彩光模塊直采規(guī)模達(dá)到185萬只，下半年華為完成約300萬只5G前傳光模塊招標(biāo)。

       5G對(duì)光通信模塊需求量的釋放，也直接推動(dòng)半導(dǎo)體激光器研發(fā)工藝的升級(jí)。羅帥表示，半導(dǎo)體激光器可以分為外延工藝、芯片工藝和封裝工藝，華興激光專注在外延工藝（Epi-wafer）上，使用先進(jìn)的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）設(shè)備，發(fā)揮公司在材料外延上的技術(shù)積累，為激光器芯片做好前道工序服務(wù)。而材料外延也是光芯片制備工藝的核心環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接決定光芯片的工作性能。

       據(jù)羅帥介紹，在III-V族GaAs、InP材料襯底 (Substrate)上面進(jìn)行分布式反饋（DFB）激光器外延生長(zhǎng)，一般需要經(jīng)過2次外延生長(zhǎng)，第一次外延要考慮材料晶格應(yīng)力、組分、摻雜、缺陷、表面顆粒度等，光電參數(shù)要看波長(zhǎng)、峰值強(qiáng)度、半高寬；第二次外延要考慮光柵周期、形貌保持、缺陷等，光電參數(shù)要看耦合因子和單模成品率。而對(duì)于電吸收調(diào)制激光器 (EML)需要三次以上外延生長(zhǎng)，需要重點(diǎn)考慮對(duì)接生長(zhǎng)界面形貌和缺陷等，光電參數(shù)要看界面損耗和消光比等。

       生長(zhǎng)完成后，外延片需經(jīng)過精確的分析檢測(cè)，針對(duì)外延片的界面、應(yīng)力、組分、厚度、缺陷、顆粒、摻雜、尺寸、形貌、遷移率、光電性能等參數(shù)，這些參數(shù)要利用不同設(shè)備，以上都是投資巨大的硬資產(chǎn)，而軟資產(chǎn)也需要通過技術(shù)摸索來持續(xù)提高量測(cè)準(zhǔn)確性和可靠性。羅帥認(rèn)為，為滿足下游芯片廠商需求，大規(guī)模量產(chǎn)是關(guān)鍵能力，它需要企業(yè)搭建可實(shí)時(shí)監(jiān)控和介入的全局生產(chǎn)流程，包括訂單評(píng)估、生產(chǎn)管控和售后管理等等。

       目前，在外延、芯片、器件/模塊、系統(tǒng)到運(yùn)營(yíng)商的產(chǎn)業(yè)鏈中，國外獨(dú)立的外延產(chǎn)業(yè)及垂直一體化已相對(duì)完善，而國內(nèi)外延材料產(chǎn)業(yè)處于起步階段，材料外延技術(shù)儲(chǔ)備主要集中在高校、科研院所，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。隨著5G光通信模塊市場(chǎng)需求增長(zhǎng)，芯片、器件廠商對(duì)成本的控制更加迫切，國內(nèi)化合物半導(dǎo)體III-V族磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）外延材料開始逐漸被光通信芯片器件廠商重視。同時(shí)，一些新興應(yīng)用領(lǐng)域如激光雷達(dá)、3D成像、激光加工等領(lǐng)域的發(fā)展也帶來大量新的外延材料需求，這給國內(nèi)外延材料產(chǎn)業(yè)帶來一次崛起的機(jī)遇。

       華興激光產(chǎn)線涵蓋外延材料生長(zhǎng)、電子束和全息光柵制作及材料表征測(cè)試等完整外延平臺(tái)設(shè)備。公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)包含多位具有十年以上外延經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)專家，能給客戶提供良好工藝穩(wěn)定性和靈活性的服務(wù)。目前，華興激光已經(jīng)穩(wěn)定出貨GaAs基外延片(2-6英寸)和InP基外延片（2-4英寸），年產(chǎn)能達(dá)5萬片（折合2英寸），包括808-1064nm GaAs基 FP/DFB、InP基10G 1310nm FP/DFB、1550nm DFB、25G PD及10G APD。25G DFB外延片也在快速認(rèn)證中。

       獨(dú)立的外延產(chǎn)業(yè)是加速光通信芯片、器件突破瓶頸的助推器。隨著光通信器件逐步向高性能、低成本、集成化方向發(fā)展，國內(nèi)外延材料技術(shù)也將從分立器件材料向單片集成及異質(zhì)混合集成材料發(fā)展演進(jìn)。在5G商用驅(qū)動(dòng)下，未來光通信要實(shí)現(xiàn)更大增長(zhǎng)，就應(yīng)當(dāng)充分推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的合理分工，在彼此領(lǐng)域投入最大的資源和力量，才能推動(dòng)產(chǎn)業(yè)研發(fā)持續(xù)升級(jí)，才能將中國光通信的“木桶短板”補(bǔ)齊。

       訊石相信，國產(chǎn)化外延材料將通過時(shí)間證明其是推動(dòng)我國光通信芯片升級(jí)，乃至增強(qiáng)整體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心關(guān)鍵，而華興激光也將全力以赴貢獻(xiàn)補(bǔ)齊那塊“短板”的一份力量。