华兴激光罗帅:国产化外延材料持续升级 补齐我

时 间:2020-01-17 12:37    

    

  摘要:1月4日讯石“创芯时代”邳州论坛暨年度总结大会,华兴激光总经理罗帅博士在其《半导体光电子外延材料国产化》报告中表示,的外延产业是加速光通信芯片、器件突破瓶颈的助推器。随着光通信器件逐步向高性能、低成本、集成化方向发展,国内外延材料技术也将从分立器件材料向单片集成及异质混合集成材料发展演进。在5G商用驱动下,未来光通信要实现更大增长,就应当充分推动产业链的合理分工,在彼此领域投入最大的资源和力量,才能推动产业研发持续升级,才能将中国光通信的“木桶短板”补齐。

  ICCSZ讯(编辑:Aiur) 作为全球最大光通信单一市场,中国光通信产业已在系统设备、器件模块以及光纤光缆等领域具备强大的竞争力,而在光通信芯片及材料方面,中国光通信产业同样奋起直追,加速打破产业共性瓶颈,实现核心技术国产化替代,由此诞生了一批优秀的产业代表,其中就有我国化合物半导体外延材料研发、制造和销售供应商——江苏华兴激光科技有限公司(简称华兴激光/HEPITAXY)。

  1月4日,在江苏·邳州举办的讯石“创芯时代”邳州论坛暨年度总结大会上,华兴激光总经理罗帅博士发表《半导体光电子外延材料国产化》行业报告,深度分析了外延材料行业背景、外延核心关键技术以及国产化机遇与挑战。

  罗帅表示III-V族半导体外延材料的下游是半导体激光器(激光二极管,LD),它是二十世纪人类最伟大的发明之一,具有超过60%的电光转换效率,同时体积小、重量轻,已广泛应用于激光通信、激光传感、激光存储等信息光电子领域和激光泵浦、激光加工、激光雷达等能量光电子领域。

  5G可谓是半导体激光器市场发展的一支“兴奋剂”。5G商用,承载先行。2019年是中国5G商用元年,随着5G商用规模不断扩大,作为5G网络承载基础的光通信硬件设施也获得更大的增长空间。高速半导体激光器(10G/25G/50G/100G等)迎面赶上了5G市场需求爆发的机遇,正在进入增长的快车道。一系列5G承载采购案例也表明中国5G商用已拉开大幕。据统计,2019年中国各省市和集团运营商的彩光模块直采规模达到185万只,下半年华为完成约300万只5G前传光模块招标。

  5G对光通信模块需求量的,也直接推动半导体激光器研发工艺的升级。罗帅表示,半导体激光器可以分为外延工艺、芯片工艺和封装工艺,华兴激光专注在外延工艺(Epi-wafer)上,使用先进的金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备,发挥中科院半导体所在材料外延上的技术积累,为激光器芯片做好前道工序服务。而材料外延也是光芯片制备工艺的核心环节,其质量直接决定光芯片的工作性能。

  据罗帅介绍,在III-V族GaAs、InP材料衬底(Substrate)进行分布式反馈(DFB)激光器外延生长,一般需要经过2次外延生长,第一次外延要考虑材料晶格应力、组分、、缺陷、表面颗粒度等,光电参数要看波长、峰值强度、半高宽;第二次外延要考虑光栅周期、形貌保持、缺陷等,光电参数要看耦合因子和单模成品率。而对于电吸收调制激光器(EML)需要三次以上外延生长,需要重点考虑对接生长界面形貌和缺陷等,光电参数要看界面损耗和消光比等。

  生长完成后,外延片需经过精确的分析检测,针对外延片的界面、应力、组分、厚度、缺陷、颗粒、、尺寸、形貌、迁移率、光电性能等参数,这些参数要利用不同设备,以上都是投资巨大的硬资产,而软资产也需要通过技术摸索来持续提高量测准确性和可靠性。罗帅认为,为满足下游芯片厂商需求,大规模量产是关键能力,它需要企业搭建可实时和介入的全局生产流程,包括订单评估、生产管控和售后管理等等。

  目前,在外延、芯片、器件/模块、系统到运营商的产业链中,国外的外延产业及垂直一体化已相对完善,而国内外延材料产业处于起步阶段,材料外延技术储备主要集中在高校、科研院所,产业基础薄弱。随着5G光通信模块市场需求增长,芯片、器件厂商对成本的控制更加迫切,国内化合物半导体III-V族磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)外延材料开始逐渐被光通信芯片器件厂商重视。同时,一些新兴应用领域如激光雷达、3D成像、激光加工等领域的发展也带来大量新的外延材料需求,这给国内外延材料产业带来一次崛起的机遇。

  华兴激光产线涵盖外延材料生长、电子束和全息光栅制作及材料表征测试等完整外延平台设备。公司技术团队包含多位具有十年以上外延经验的技术专家,能给客户提供良好工艺稳定性和灵活性的服务。目前,华兴激光已经稳定出货GaAs基外延片(2-6英寸)和InP基外延片(2-4英寸),年产能达5万片(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外延片也在快速认证中。

  的外延产业是加速光通信芯片、器件突破瓶颈的助推器。随着光通信器件逐步向高性能、低成本、集成化方向发展,国内外延材料技术也将从分立器件材料向单片集成及异质混合集成材料发展演进。在5G商用驱动下,未来光通信要实现更大增长,就应当充分推动产业链的合理分工,在彼此领域投入最大的资源和力量,才能推动产业研发持续升级,才能将中国光通信的“木桶短板”补齐。

  讯石相信,国产化外延材料将通过时间证明其是推动我国光通信芯片升级,乃至增强整体产业竞争力的核心关键,而华兴激光也将全力以赴贡献补齐那块“短板”的一份力量。


 

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