专访长瑞光电：50G PAM4 VCSEL实现量产并批量出货 助力超高速光互联发展

  ICC讯 近日，讯石光通讯网拜访国产VCSEL光芯片领军企业——苏州长瑞光电有限公司(简称长瑞光电)，了解公司最近一年以来的发展动态。长瑞光电专注于三五族化合物半导体激光器芯片的研发、制造和销售，公司自主建设了从晶圆到流片工序的生产线，拥有完整的光学性能以及可靠性测试能力，产品在高速光通信、消费类电子领域实现商用，同时还向医美和激光雷达等领域延伸。

  长瑞光电VCSEL研发副总经理向宇博士对讯石表示，2020年公司实现从产品研发阶段向商用的转变，研发投入超过4000万元，2021年初已建成并投入使用了全新车间，并继续保持高强度的研发投入。公司总面积达1万平方米，其中包括了5000平方米的先进生产车间，核心设备经过调试和验证已投入全天24小时生产运作，公司打造了2条4英寸砷化镓生产线，设计日产量可达15万颗以上。公司高度重视产品性能和质量检测，配备了专业研发实验室、失效分析实验室，用于工程分析和失效分析，此外还建成完善的芯片可靠性验证车间，严把出货产品的质量关。

  半导体芯片的研发和生产分为IDM(Integrated Design and Manufacture)垂直整合制造和Fabless纯设计模式，基于化合物半导体材料的光芯片厂商采用IDM模式并不容易。向宇认为光芯片IDM模式可以提高产品质量把控和定制研发效率，特别是实现光芯片外延片的自主生产。外延(Epi-wafer)材料是半导体激光器制备工艺的核心前道工序，外延片的质量决定了光芯片工作性能的优劣和使用寿命的长短。长瑞光电已充分掌握了外延生产工艺，可以在把控前道工序质量的基础上进行光芯片后道工序生产，这样更容易发现产品缺陷和找出问题所在。同时，对于客户提出的定制化需求，长瑞光电自有的外延生长、工艺流片、性能检测和老化分析能力可以更快响应客户项目提出的差异化芯片需求。在光模块客户企业的支持下，公司高速VCSEL产品在可靠性测试、性能验证和市场反馈方面，相比于同类企业具有更高的反馈效率，有助于加速产品迭代升级。

  基于IDM垂直整合制造，长瑞光电满负荷月产能可达数百片，公司于2021年实现了自研外延25G NRZ VCSEL(垂直腔面发射激光器)光芯片的量产。根据讯石咨询《2021通信光芯片及其应用市场发展调查报告》，25G及以上速率VCSEL产品有80%市场份额被博通、II-VI、SONY等国外公司占据，长瑞光电是该细分市场的国产主要代表之一。向宇表示，长瑞光电一开始就定位于高端VCSEL光芯片研发、生产和销售，随着研发能力的逐步成熟，IDM垂直整合制造的优势为下一阶段发展奠定了夯实的基础，公司在持续推出更高速率VCSEL产品的同时，还将利用自身优势开发其他应用的VCSEL芯片产品。

图1：长瑞光电50G PAM4 VCSEL芯片产品

  对半导体材料上的高投入研发让长瑞光电产品换代顺其自然，在25G NRZ VCSEL实现商用后，公司于今年上半年起，全面推出了50G PAM4 VCSEL产品，瞄准数据中心正在增长的200G/400G光模块需求。对于50G PAM4 VCSEL市场发展预期，长瑞光电研发高级工程师、PAM4项目负责人高逸群表示公司有信心在该细分领域与国外产品进行同台竞争，一方面50G VCSEL已经批量完成所有的厂内测试，并通过多家光模块客户验证，获得了批量订单；另一方面，公司也对即将到来的市场需求和订单交付做足了生产备料和出货验证的准备。长瑞光电紧跟市场需求的脚步，从产品性能和可靠性到客户服务，完全可媲美国外同类企业。

图2：搭载长瑞光电50G PAM4 VCSEL的400G SR8光模块眼图测试结果

图3：长瑞光电50G PAM4 VCSEL产品10000小时可靠性

图4：长瑞光电50G PAM4 VCSEL产品累计失效分布图

  高逸群还表示，在未来的产品路线图分为高速率和高功率两大方向，除了目前可量产的850nm 50G PAM4 VCSEL外，公司即将推出针对400G SR4.2光模块应用的910nm 50G PAM4 VCSEL，此外，车载激光雷达VCSEL、医美以及传感类的VCSEL也在公司的研发产品名录中。公司还计划于今年下半年正式启动100G PAM4产品的研发。

  VCSEL激光器是数据中心短距离传输光模块的主流选择，数据中心是光通讯模块器件和光电芯片的主要市场。据讯石咨询预测，全球数据通信(主要指数据中心)光模块市场规模将从2020年41.5亿美元增长至2025年80亿美元，年复合增长率为14%，其中中国市场将从2020年8.5亿美元增长至19.5亿美元。全球头部互联网公司200G/400G光模块需求释放，800G光模块也处在市场起量的前夕，在数据中心短距传输的超高速光模块需要的正是50G/100G VCSEL激光器芯片。满足互联网数据中心超高速传输需求正是长瑞光电VCSEL产品的价值所在，相信在新一代高速光通讯应用上，长瑞光电高速VCSEL将为客户超高速光互连的发展创造更多的价值。

长瑞光电VCSEL研发副总经理向宇博士（右二）和PAM4项目负责人高逸群（右一）接受采访