云锋基金对话鲲游光电林涛光电融合如何超越

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在光学领域,有一个共识:“消费电子时代正在向消费光子时代迁移”,能够佐证这一场颠覆性迁移的产品是年发布的iPhoneX,其推出的FaceID让光学成像从2D走向了3D。在这背后隐含的是一场跨越千年的光学范式转换——从几何光学走向波动光学。所谓波动光学,即打破了光是直线传播的物理属性,聚焦在光的波动性传播,这也让晶圆光学成为更有想象力的未来趋势。

年末,鲲游光电正式成立,是一家专注于晶圆级光学、光集成领域的高科技企业。鲲游光电主要提供微纳光学、AR光波导、光通讯高速光链路等量产产品,同时也可以按照客户要求,提供一站式的Foundry服务或整体解决方案,融合光学与半导体工艺,用半导体的思路做纳米级光元件。

目前,鲲游光电的3D成像产品已经量产,现在全球范围内能够将这一产品量产的公司仍是少数。另外,鲲游光电先后发布了量产型全息光栅AR光波导「逍遥系列」、视网膜型全息光栅AR光波导「扶摇系列」以及量产型全息光栅光波导显示模组。

云锋基金是鲲游光电的B轮投资方。在云锋基金看来,晶圆光学将会给产业带来颠覆性发展,随着光学技术的日臻完善,晶圆光学在消费、工业和制造等产业的应用将给生活和生产方式带来深刻变革。

以下是云锋基金与林涛的对话,双方探讨了波动光学的变革,以及消费光子在生产和生活中带来的创新和未来想象力。

从几何光学到波动光学:一次巨大的革新

云锋基金:有人将年发布的iPhoneX所采用的3D成像技术定义为消费光子时代的拐点。鲲游光电正式开始运营也是在同一年,年在光子领域是一个具有特殊意义的年份吗?

林涛:鲲游光电在年年初真正开始运转,那一年有两个标志性的产品,一个是微软的HoloLens,一个是苹果的iPhoneX,没有用数字,而是用了X,代表未来。iPhoneX第一次使用了3D的成像。从技术上来讲,这是光学的重大革新,它标志着从几何光学向光的波动性,也就是向晶圆光学转移。

云锋基金:这种技术性革新给行业带来什么推动?

林涛:之前所有的光学元件都是基于光的几何属性,光是直着走的。但是微软的HoloLens和苹果的iPhoneX这两个产品从技术上是利用光的波动性来设计的。这对光学原理和光学制程是一个巨大的革新。

云锋基金:3D深度成像模组是鲲游光电的重要产品之一,全球范围内能够将这类产品量产出来的厂家不多。这其中的技术难度是什么?

林涛:难点就是晶圆级光学的原理。

传统光学是基于光的几何性,这个制程和设计已经搞了几百年了,行业的发展完全靠生产效率和成本来推动。从HoloLens和iPhoneX开始,核心技术的基本原理是基于晶圆级光学,就是假定了光学是一种波,这和传统几何光学完全不同,也就意味着设计上无法用传统的光线思路,而要用麦克斯韦方程组;工艺上无法简单的切、磨、抛,必须用光刻的思路来做。

晶圆光学听起来是光学范畴,但它在传统光学领域里是全新的东西。这背后要一个完整的全新平台来支撑这个体系——人员稀缺、工艺稀缺,全球没有代工厂,只能自己全部从头开始,采用IDM模式,自建产线。

云锋基金:鲲游光电在AR眼镜的产品膜款上采用了全息光栅的光波导,AR光波导的先进性是什么?

林涛:全球只有很少的公司能做,其中有两个原因,一是市场比较新,另外技术难度比较高,所以导致不论是国内还是国外,做的人相当少。先进的本质仍然集中在晶圆级光学上,粗浅理解就是指要把光学做到晶圆上。waferleveloptics是整个这些技术的最核心的一点。这个技术太新了,在iPhoneX和HoloLens之前几乎就没有应用。

云锋基金:晶圆光学在消费级产品上的应用能够给产品带来哪些优势和全新体验?

林涛:第一,如果晶圆光学在消费级产品上能极大规模量产,会带来巨大变革。从行业来说,传统光器件的生产工艺效率低,而光刻只需要十几秒钟就能做出几千颗元件,这个产能是巨大的,意味着成本的巨大下降。

第二,光刻的精度是纳米级的。精度越高,意味着性能越好。通常来说如果精度提升应该成本会变高,但在晶圆光学正好相反,精度提升的同时能够带来成本的巨幅下降,这有点儿反经济学原理。

基于这两点可以表现出来的优势就比较多了,光学元件的性能会越来越强大。比如AR眼睛更轻薄,显示效果更好,成本等低廉。这些都是基于技术的变革而带来的体验升级。

云锋基金:AR眼镜作为新一代电子终端被给予厚望,甚至有人认为AR眼镜未来可以取代手机,您如何看待这种说法?

林涛:我觉得这也是行业共识。这个问题要从两方面来看,首先以智能硬件来看的话,人体从上到下最大的流量入口是什么?一定是眼睛,因为80%、90%的信息来自于眼睛。如果以智能穿戴来看的话,离这个入口最大的设备,只有眼镜。如果有一种可穿戴设备,能够在身上一直常戴着,而且能够处理所有信息的话,一定是AR眼镜。或者反过来讲,如果AR眼镜能够做得跟手机一样,所有的计算都能在眼前呈现出来,那其他的屏幕都不需要了,所以AR眼镜一定是可穿戴消费电子的终极设备。

但是,后半段是,AR眼镜什么时候可以替代手机?这是最大的疑问。一个手机有上万个元件,是光机电算的集大成。AR眼镜要发展到这个阶段还要走很长的路,但未来的想象空间巨大。

云锋基金:除了AR眼镜,晶圆光学未来还会在哪些方面进行应用?

林涛:很广,晶圆级光学的本质就是把光学做得微小化、集成化,只要做小做集成了,就一定使得它对宏观的光学应用都会产生变革。

光源可以做得更小,激光就是一种晶圆级光学的典型应用;传输层面的光纤、光缆,推动家里的网速越来越快;感知层面可以从2D到3D,比如人脸识别、人工智能,使用晶圆级光学,意味着它的信息量比传统光学会有大规模提升,人工智能会更精准;在显示层面会越来越清晰,色彩和真实世界越来越像;最后,晶圆光学如果达到计算层面,那就是革命性变革,所有的产品形态和体验都和现在完全不同。

云锋基金:目前行业中几何光学和波动光学各自有怎样的发展?是否存在不同的产品阵营?

林涛:基本上国外很多公司都是波动光学阵营的,像微软的HoloLens采用表面浮雕光学,跟我们的路线是一样的。苹果、MagicLeap、SnapChat、Meta也是波动光学阵营。国内的创业公司偏几何光学多一些,几何光学相对来说容易做,波动光学的研发成本很高,仍处于高速迭代的阶段。但长期来看行业的未来还是会更偏向于波动光学。

云锋基金:在晶圆光学范畴,存在海外的基础设施建设比国内起步更早、发展更好的情况吗?

林涛:没有,所有国内和国外都没有现成的相关基础设施,往前走的话,只能自己一个一个做。

云锋基金:在电子领域,量产和良率是非常重要的指标和课题,这也是光学领域需要不断追求的目标吗?

林涛:那是一定的,良率代表着成本,良率越高意味着成本越低。但是新的东西肯定良率不高,追求良率和改进良率是永远不变的主题。对我们来说,每个产品的要求不一样。3D这个产品因为已经是量产的产品了,我们需要良率的精细化提升。像激光雷达,处于逐步量产阶段,所以良率的要求越来越高。

云锋基金:3D产品的良率做到什么程度了?

林涛:3D已经很高了,大概97%、98%的样子,在国际上已经是很高的水平了。

云锋基金:鲲游光电创业初期就已经开始自建产线,这给你们带来的挑战是什么?

林涛:一开始我们没有想到这么难。其实大家创业最不想搞的就是制造业,制造业中最难的就是做芯片,我们几乎选了一个最难的赛道,然后一开始就要建产线,这是必须要做的事情。要从零到一配齐所有的基础设施,是一个很大的挑战。当然外部环境也有一些挑战,对一个创始人来说,创始人就是一个组织者,组织全部个人经验和外部资源去解决问题。

从消费电子到消费光子:超越摩尔定律

云锋基金:有一种说法,我们正在经历从消费电子时代向消费光子时代的迁移。如何理解消费光子这个概念?

林涛:实际上消费光子这个概念是我们提出来的。消费光子跟消费电子一样,是一个约定俗成的概念。近两三年,光子技术和光电需求越来越强,甚至有超过电子元件的趋势。

行业里有个假设,以一个终端来看,跟光相关的成本在BOM(物料清单)中正在逼近50%,相当于一个终端产品里光跟电的成本各占一半。如果继续按照这个速度发展,再过两三年这个比例会超过70%,客观来说这个终端就不能被称为消费电子,而应该被称为消费光子。

云锋基金:成本增长是因为增量创新带来的还是原有光子材料或工艺的成本上升?

林涛:创新。以手机为例,近10年手机里电子元件基本没大变化,但跟光子相关的元件变化是蛮大的。单说手机屏幕,屏幕越来越大,清晰度越来越高,后来苹果推出视网膜屏等。终端里的创新很多跟光相关,而电已经在维持现状了。所以光是增量上升,和电不是替代关系。

云锋基金:消费电子向消费光子转移的背景是什么?

林涛:消费电子的基础是集成电路技术。消费电子过去蓬勃发展是因为集成电路,集成电路让计算单元能迅速高度集成和微小化,才有了电视机、收音机、手机。集成电路技术是消费电子的重要标志,代表消费电子的迅速发展。

但是,宏观上一个显著事件是摩尔定律已死,因为集成电路的集成化和微小化已经到达一个物理极限了,当然也可以做得更小,但从经济上来说边际成本和效益不成正比。所以,在物理上唯一能够突破电的极限的只有光子,它是唯一选项。

云锋基金:目前消费光子处于哪一发展阶段?

林涛:非常早期的阶段,不过未来是让人非常兴奋的。我们的光学应用,今天还处于以上所说的感知与成像阶段,还没涉及到成熟的计算层面。总体来说,消费光子是一个必然趋势,处于早期阶段,但发展速度很快,最终达到我们消费光子时代,光的发展一定要达到计算这个层级。

云锋基金:光学的产业化正在依循怎样的路径进行发展?

林涛:光的发展第一步是光源,就是灯泡。紧接着从光源走向了传输层面,年初光通信大发展,我们经历了.

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