山河光电:一束引领世界光学革命的“国产之光”

发表时间:2023-07-29 11:07作者:SISPARK发布公众号来源:转载

为了兼顾轻薄和性能,时下最流行的智能手机不得不接受凸起摄像头。这个备受用户吐槽的设计显然是“技术无法跟上市场需求”的一种妥协。

有没有一种超级镜头,尺寸更小还能任意调控光波,并且可以像半导体芯片一样批量制造,大幅降低成本呢?

尽管绝大多数人对技术革新的感知是滞后的,但实际上很多伟大的技术突破正在悄然发生。

在如今世界光学和光子学研究最前沿的“超构表面”(metasurface)与“超构透镜”(metalens)热点领域,一家来自SISPARK(苏州国际科技园)的创新企业——“山河光电”,正凭借其进展快速、极具颠覆性的新技术而崭露头角,成为国内唯一、全世界屈指可数的领先企业。

 山河光电已经拿到首批量产晶圆

山河光电成立于2020年底,致力于光的超级感知、光的大容量传输、微型显示以及光计算等方向的超构表面光子芯片产品研发与制造。公司结合现代半导体制造工艺与光子学研究的最新进展,独立设计并使用先进半导体技术在晶圆上批量制备多种功能集成化的超表面光子芯片器件及模组。公司拥有多项创新专利,相关产品在消费电子、汽车电子、无人机、安防监控、自动驾驶、通信、航空航天及国防军工等众多领域具有广阔的市场前景。

山河光电首席策略官辛铎表示,公司分别于2020年、2022年完成两轮融资,资方包括中科创星、舜宇光学、经纬创投等,并且第一批量产晶圆已经抵达。预计在2023年实现1000-2000万元订单收入。

国内唯一、世界领先

超构表面光子芯片,这个令很多人不知所以的新概念,已被认为是光学领域数百年来最重要的一次变革,足见其重要性和巨大潜力。

辛铎介绍说,“超表面光学,使用半导体工艺在晶圆表面构建亚波长结构,通过超薄平面器件实现对光波的任意调控,彻底颠覆传统曲面光学器件,属于下一代(第三代)光学技术平台,是光学领域的革命性技术。”

辛铎告诉我们:“超表面技术最大的两个特点:一是极大的设计自由度,使得其几乎可以任意的调控光波;二是制造方式,采用半导体工艺像制造半导体芯片一样制造各种光学器件并且制造的器件是平面的。这些特点赋予超表面光子芯片量产成本、轻薄性、功能集成性方面的巨大优势,可以替代众多传统光学器件,为光学产业带来全新的发展方向,具有巨大的市场潜力。”

 山河光电自主封装微型光谱模组

而山河光电作为一家2020年底才成立的科技创新企业,何以迅速攀上该技术领域的世界之巅?

核心秘诀之一,便是山河光电所拥有的这支“国内+海外、学术+产业”的混合型“科研+创业”团队。其中的核心人物是山河光电CEO孙磊博士,他也是美国顶尖三大光学研究中心之一——罗切斯特大学的光学博士和SPIE高级会员。

在归国创业之前,孙磊曾在世界两大半导体研发中心之一的IBM研发联盟工作近十年,主持了美国第一台EUV光刻原型验证机Alpha Demo Tool以及后续EUV机型NXE: 3300的工艺验证工作,在世界上首次实现了EUV光刻工艺良率,直接参与了14nm、10nm、7nm、5nm和3nm节点的研发工作,推动了EUV光刻技术的产业化。其深耕光学和半导体领域多年,在超构表面光子芯片研发和量产上具备更加全面的视角和能力。

值得一提的是,除了具备超构表面光子芯片领域领先的科研能力,山河光电核心团队汇集了前美国II-VI公司(全球最大激光镜片制造商)光学薄膜专家,前百度、京东、腾讯机器学习算法专家,前华天科技光模组封测专家等,因而还具有了丰富的半导体工艺技术经验+全球领先的超表面透镜设计和量产能力。

有此优势加持,山河光电无疑将成为业界最有希望又快又好地研发、生产出落地产品,并迅速推向市场的行业领跑者之一。

抢占蓬勃兴起的超构表面赛道

相比于概念上的枯燥难懂,超构表面光子芯片器件和模组的应用场景则通俗得多。

400多年前,荷兰数学家威里布里德·斯涅尔首次发现了折射定律,成为了如今我们工作生活中常见的相机、眼镜、显微镜等传统光学镜头的基础。如今,人类已经掌握了将玻璃做成透镜使光线发生折射,然后弯曲或组合这些透镜,使近距离和远距离图像放大以及变清晰的光学成像技术。

 山河光电工作人员正在测试晶圆

而超构表面技术的出现,带来了革命性的超构透镜。辛铎表示,超构表面光子芯片采用无机材料制造,使其具备传统玻璃透镜的环境与温度稳定性,适用于车辆、航空航天、水下等多种复杂环境。更为重要的是,超构表面光子芯片因为尺寸小、可对光波任意调控、借助半导体制造技术批量生产,实现了性能、成本、成本的多维度跃升。

这些优势,使得超构表面光子芯片不仅可以革新传统市场,更将创造具有广阔前景的新市场。美国知名科技研究机构Lux Research曾预计,未来的光学超构表面市场有望超过500亿美元。

从大众视角来看,超构表面光子芯片所能带来的首要“福利”就是:它有望彻底颠覆传统光学系统中繁琐的透镜组,使得手机、相机、监控摄像头等产品都变得更小、更薄、更轻,以及“更便宜”。

但作为一项平台型技术,超构表面光子芯片的潜力不止于对传统镜头的替代升级和上下游产业链的升级迭代。宽泛一点说,“在绝大多数用到光的场景中,超构表面光子芯片都能找到它创造价值的可能性”。

人眼的局限性导致我们难以发现光中所隐藏的丰富信息,更无从谈起对于这些信息的利用。未来,借助于超构表面能够在亚波长的尺度上对光的振幅、相位、偏振等施加灵活、大幅度调制的特性,实现光谱、偏振、深度信息感知的微型化、集成化,将赋能自动驾驶、智能安防等诸多领域,具有广阔的前景。

这里正批量产出科技创新

提起苏州,无人不知其经济总量之大。同时,近年来随着硬科技之声势日渐浩大,苏州频频凭借“科技”属性硬核出圈。

山河光电在园区落地发展的背后,恰恰说明苏州多年的苦心经营将如何支撑其光明未来。辛铎表示,“苏州工业园区吸引山河光电落户的主要原因之一,便是这里完整的光电以及半导体产业链和相对充足的产业人才”。

尽管园区并没有太多如雷贯耳的巨头企业,却遍地散落着一批材料、设备公司和细分领域的“隐形冠军”。如果说灌木总是茂盛森林生态的先驱阶段一样,这些“小而不弱、小却不散”的企业便是园区硬科技森林的灌木丛。

众所周知,光电产业是一个多学科交叉融合的产业,山河光电的人才团队也是一个典型的跨界融合的团队。这些人才很难从学校、科研机构里直接培养出来,产业链才是最佳来源。“园区领先的集成电路、人工智能产业基础雄厚,而且产业链齐全,客观上培养了大量的复合型人才,再加上园区宜居宜商的环境,又保证了人才不会流失”,辛铎认为,“这对于科技创新走向产业化至关重要”。

 山河光电已入驻SISPARK旗下载体——人工智能产业园

苏州工业园区集成电路产业起步早、基础好,已经涌现了一批掌握关键核心技术的骨干龙头企业。近年来,园区正抢抓机遇,积极实施“设计业倍增”“制造业联芯”“封测业扎根”三大计划,通过“创新链,产业链,人才链,资金链”四链融合发展,不断提高集成电路产业创新集群建设水平,奋力做大做强集成电路新兴产业集群。

筑巢虽可引凤,沃土才育新苗。在辛铎看来,如今的园区已经成为了欣欣向荣的科创沃土。而在这片土地上,又遍布着多个产业灌木丛,它们有着发达根系、涵养着丰富水源,任何播撒在这里的科技创新种子,都有机会迅速崛起成为下一个参天大树。


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