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长光华芯CTO王俊:实现中国“激光芯”,助力中国激光事业腾飞

时间:2018-11-30 16:58:46点击:25次

王俊,科技部评审专家,国家“千人计划”专家,江苏省创新创业领军人才,江苏省“双创团队”领军人才,姑苏创业创新领军人才,苏州市“重大创新团队”领军人才,高新区创新创业领军人才,苏州市科技魅力人物,现任苏州长光华芯光电技术有限公司首席技术官兼常务副总经理,有近二十年的半导体激光器从业经验。

王俊博士在长光华芯

舍小家,为大家,

实现中国“激光芯”,助力中国激光事业腾飞。

用一生追逐那束光

很多人都看过电影《星球大战》,影片主角们用激光剑进行打斗的场景,至今为人们津津乐道。谈到激光领域的技术产品,其中最核心的半导体激光芯片长期被国外芯片制造商垄断。

蛰伏短短几年,苏州长光华芯光电技术有限公司研发出了13W以上的高亮度单管芯片,700W的QCW巴条,并进行了规模化生产,并应用于工业生产及其他领域,突破了西方对中国的封锁和禁运。在2018年5月,公司自主研发了应用于手机人脸识别系统的VCSEL芯片。这款面发射激光芯片主要用于手机3D人脸识别系统,其电光转化效率已达到40%多,比国内著名通讯公司的要求还要高5%,实现了中国的激光芯。作为公司首席技术官的王俊用自己的技术和坚持,为苏州、为我国的激光领域发展做出了自己的贡献。

出国留学找到“不会衰落的行业”

1989年,从中国科学院硕士毕业后,王俊对理论性偏弱的金属材料专业不再感兴趣,他希望找到有理论竞争力,能够不断迭代,继而赖以立身的研究方向。“光电子看起来很有前途。”当年,王俊选择了自费留学加拿大,攻读光电子工程专业博士。

那时候,光通讯快速发展,研发屡获突破。在硕博交接的间隔年,王俊在加拿大国家研究院担任将近一年的研究助理。在那里,他第一次接触到半导体激光器,对其将物理学理论、光电材料、器件三者融汇一体心驰神往。“这种材料不仅能通过改变自身波长,产出不同的应用结果,其技术还在不断朝前发展、积累,如同一个取之不绝的富矿。”王俊意识到,这就是自己苦心追寻的永不过时的领域。

王俊自此一发不可收拾,从追随McMaster大学两位在通讯器件和光电材料领域赫赫有名的教授Dr.John Simmons和Dr.Dave Thompson精攻学术,到在美国三家顶尖公司研发高功率半导体激光器,从材料生长到特殊工艺开发,一干就是25年,“一生追逐那束光”。

刚“入行”第一家公司,王俊便捡了个“烫手山芋”。他接替的是一名前美国空军实验室资深研究员的职务。对方离职时,留下了一台未完成调试的分子束外延机器。王俊必须将所有数值调试到恰如其分,利用该设备为公司研究最为关键的芯片材料生长工序。

对于初出茅庐的王俊,这几乎是一项不可能完成的任务。面对眼前的庞然大物,王俊记不清查阅了多少外文文献,请教了多少遍前同事、公司顾问,用了接近三个月时间,他终于研制出了808nm波长、效率最高的半导体激光器芯片。时至如今,该成果仍属国际先进水平。

良好的开端是成功的一半。王俊开始摸索掌握了该技术,成为这一领域的科学工匠。2001年,在通讯事业高歌猛进的时候,他选择“转会”美国前三甲的“光谱物理”。2003年,美国通讯业泡沫破裂,王俊又在朋友的引荐下加入专注做器件研发的恩耐公司。变的是工作岗位,不变的是王俊对高功率半导体激光器芯片这一领域始终如一的兴趣。“这也印证了我此前对激光技术不衰论的判断。”王俊说。

果不其然,随着探究的深入,王俊发现,半导体激光器芯片具有很强的理论基础,在一定程度上可以不断发展,用于医疗、军事、娱乐等多个领域。回过头看,从80年代的CD、DVD等数据存储设备,到90年代的光纤通讯设备,到2000年左右的固态和光纤激光器,再到现在的无人机传感、机器人传感、红光3D传感,都离不开半导体激光器芯片。随着技术积累和新材料的不断涌现,新应用还将层出不穷。

王俊博士在实验室

为了工作放弃外国国籍

“很多人说我是不是头脑一时发热才作出这样的决定,其实当我感受到祖国的需要的那一刻,我就下定了决心。”

借助同一个平台做出多种多样的应用,是光电领域的核心法门。王俊说,与电子领域几十亿的投入体量相比,激光芯片研发平台建设通常只需几个亿,产出却非常可观,“从材料生长到芯片制造,大概每周都可以诞生一种新的结构,对应一类崭新应用。每当新潮流出现时,我们也不是从头开始,而是从50%甚至是70%开始。”

因此,王俊一直有建平台的想法。他的愿望是建设一个大的研发平台,打造一支专注的团队,在技术上不断积累,并让技术始终领先于应用,以从容应对各种新的潮流。

在国外,王俊显然不可能拥有这样的平台。

而在国内,激光产业在迅猛发展。21世纪初,正值中国经济步入高速发展的转型升级阶段,作为战略性新兴技术的激光产业如日中天,带来了互联网蓬勃发展,高速光通讯半导体激光器在光通讯、光传感、国防建设领域都有着广泛应用,也令部分传统产业生机焕发、重拾升势,市场需求不可估量。

但长期以来,核心芯片技术被国外垄断,并且有着严格的出口控制,导致该领域尚无一颗中国量产激光芯片。虽然国内投入高端芯片研发的机构比比皆是,但能够实现量产的并不多见。

国内外的差距刺激了王俊。他希望借助自己的技术力量,改变祖国激光领域“有器无芯”的历史。

时机不期而至,王俊博士的某位老同学,在一次碰面中向他详细介绍了国内激光行业的情况,并建议王俊回国,让他带领国内团队研发高功率激光器芯片。

虽居外多年,但王俊夫妇对于祖国的情愫始终没有被冲淡。很多年前,王俊就和妻子商量约定,将几个孩子送回国内读小学,希望他们能和祖国建立自然和文化上情感纽带。如今,王俊的大女儿、二女儿虽已在美国上大学,但寒暑假都会回到国内;儿子入读苏州外国语学校,长期跟随王俊在苏州学习生活。

不过,真要抛弃国外的高薪和事业回国发展,也是件不容易的事。当时,王俊已在美国成家,并育有三个孩子,有一份稳定而不菲的收入。出于照顾孩子们的考虑,妻子并不太情愿他长期回国发展。然而,老丈人非常支持王俊的选择,这位参加过抗美援朝的军人认同王俊的事业观和爱国情怀,说服了女儿同意自己丈夫“回国做贡献”。

很快,王俊回到阔别已久的祖国。为了心无旁骛地投入工作服务祖国,王俊作出了一个很多人难以理解的决定——毅然放弃外国国籍,恢复中国国籍。“很多人说我是不是头脑一时发热才作出这样的决定,其实当我感受到祖国的需要的那一刻,我就下定了决心。”他说。

改变“有器无芯”的局面

提到激光技术,大部分人也许感到熟悉又陌生,可其实半导体激光技术及其材料早已融入我们的生活。如手机拍照功能的精准定焦、某些软件的人脸识别功能等等都离不开半导体激光技术。

但就是这样一项和未来有着紧密联系的技术,前些年我国的研发总是落后于人。王俊介绍,目前我国市场需求的半导体光电材料大量依赖进口,采购渠道受制于人,想要创业必须先创新,没有核心技术的支撑,即使面对国内市场对高端半导体激光外延材料的迫切需求也是望洋兴叹。2017年,半导体激光器中国市场收入较2016年增长15.5%,达到21.9亿美元。“中国作为一个制造型和消费电子使用的大国,很多应用的场景都需要使用激光器,而激光器要用到激光芯片。”王俊说,“有器无芯”的局面迫切需要国产芯片的崛起。

回国后不到两天,王俊就投入到工作中去,从设计、装修厂房到购买、研制设备事事亲力亲为,连租来的房子也来不及抽空整理。整个项目期间,王俊积极参与指导半导体光电研究室建成一流的研发生产平台,基于国际先进的芯片,在国内首次推出了高功率叠阵的光纤耦合模块,技术达到国际一流水平。

王俊在苏州长光华芯光电技术有限公司,他的个人目标与公司目标高度一致,即是在芯片研发技术上达到国际水平,实现有竞争力的产业比,在一定程度上造福社会。

王俊把加入长光华芯看成是自己的一次“创业”。“行业创新已经是到了迫在眉睫的时候,只有使出创业的劲,拿出创业的那种破釜沉舟的决绝,我才有可能做好。”这话既是王俊对自己说的,也是向公司立下的军令状。

与其它电子领域数十亿元的投资体量相比,激光芯片研发投入少,产出却非常可观,从材料生长到芯片制造,大概每周都可以诞生一种新的结构,对应一类崭新应用。“正因为如此,激光芯片行业最大的特点就是更新换代迅速,所以技术进步是永无止境的,必须不断加快研发速度。”

为了达到这一目标,除了事无巨细处理技术讨论沟通、部门平台支持、研发团队组建、内部技术指导等事务,大部分时间,担任公司首席技术官的王俊都是在无信号的洁净间度过的。

2017年10月一个周末,公司总经理闵大勇找王俊谈事,但从下午直到夜深,始终联系不上他的手机。这让闵大勇很担心,他逐个联系公司同事、司机,心急如焚的闵大勇甚至还一通长途打到王俊美国家里。已近凌晨2点,正当大家准备报警之时,王俊走出了无尘室,看着手机上几十个未接电话,微信上无数的留言,才知道自己不知不觉已在无尘实验室里度过了12个小时。

王俊就是这么一个“拼命三郎”。在总经理闵大勇看来,王俊工作上锱铢必较,不放过任何一个细节。见习工程师刚进公司的时候,王俊都会手把手教他们查看器件的状态与问题,从晶圆流片到芯片成品,涉及的每一个参数值都力求精准无误,不容任何闪失。“永远不要等”,是研发部新进工程师周立对王俊印象最深的一句话。王俊总是强调他们一件事情全面推动,不能在某一点上过分停留,而要把至少10个问题都暴露出来再解决。

耗时短短几年,2018年5月,王俊带领的团队终于解决了外延生长技术、腔面钝化技术以及器件制作工艺水平等方面的多个技术难题,诞生了轰动业内的产品——一款自主研发的应用于手机人脸识别系统的芯片。这款面发射激光芯片主要用于手机3D人脸识别系统,是目前唯一实现此功能的自主知识产权的芯片,其电光转化效率已达到40%,比国内著名通讯公司的要求还要高出5%

王俊透露,长光华芯光电下一步将与苏州高新区政府合作打造半导体激光创新研究院,以企业为中心,“软”“硬”兼施,平台和人才并抓,吸引全球顶尖人才,集聚全球优秀项目,建设专业的半导体激光器成果孵化和产业化平台,为更多有志于芯片开发与研究的机构提供材料、设备、资金等支持,真正改变我国激光领域“有器无芯”的历史——心所往,光所至!

原文标题:长光华芯CTO王俊:用一生追逐那束光

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