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舍小家,為大家,
實現(xiàn)中國“激光芯”,
助力中國激光事業(yè)騰飛。
用一生追逐那束光
很多人都看過電影《星球大戰(zhàn)》,影片主角們用激光劍進行打斗的場景,至今為人們津津樂道。談到激光領(lǐng)域的技術(shù)產(chǎn)品,其中最核心的半導體激光芯片長期被國外芯片制造商壟斷。
蟄伏短短幾年,蘇州長光華芯光電技術(shù)有限公司研發(fā)出了13W以上的高亮度單管芯片,700W的QCB巴條,并進行了規(guī)?;a(chǎn),并應用于工業(yè)生產(chǎn)及其他領(lǐng)域,突破了西方對中國的封鎖和禁運。在2018年5月,公司自主研發(fā)了應用于手機人臉識別系統(tǒng)的芯片。這款面發(fā)射激光芯片主要用于手機3D人臉識別系統(tǒng),其電光轉(zhuǎn)化效率已達到40%多,比國內(nèi)著名通訊公司的要求還要高5%,實現(xiàn)了中國的激光芯。作為公司首席技術(shù)官的王俊用自己的技術(shù)和堅持,為蘇州、為我國的激光領(lǐng)域發(fā)展做出了自己的貢獻。
出國留學找到“不會衰落的行業(yè)”
1989年,從中國科學院碩士畢業(yè)后,王俊對理論性偏弱的金屬材料專業(yè)不再感興趣,他希望找到有理論競爭力,能夠不斷迭代,繼而賴以立身的研究方向。“光電子看起來很有前途?!碑斈辏蹩∵x擇了自費留學加拿大,攻讀光電子工程專業(yè)博士。
那時候,光通訊快速發(fā)展,研發(fā)屢獲突破。在碩博交接的間隔年,王俊在加拿大國家研究院擔任將近一年的研究助理。在那里,他第一次接觸到半導體激光器,對其將物理學理論、光電材料、器件三者融匯一體心馳神往?!斑@種材料不僅能通過改變自身波長,產(chǎn)出不同的應用結(jié)果,其技術(shù)還在不斷朝前發(fā)展、積累,如同一個取之不絕的富礦?!蓖蹩∫庾R到,這就是自己苦心追尋的永不過時的領(lǐng)域。
王俊自此一發(fā)不可收拾,從追隨McMaster大學兩位在通訊器件和光電材料領(lǐng)域赫赫有名的教授Dr.John Simmons和Dr.Dave Thompson精攻學術(shù),到在美國三家頂尖公司研發(fā)高功率半導體激光器,從材料生長到特殊工藝開發(fā),一干就是25年,“一生追逐那束光”。
剛“入行”第一家公司,王俊便撿了個“燙手山芋”。他接替的是一名前美國空軍實驗室資深研究員的職務。對方離職時,留下了一臺未完成調(diào)試的分子束外延機器。王俊必須將所有數(shù)值調(diào)試到恰如其分,利用該設(shè)備為公司研究最為關(guān)鍵的芯片材料生長工序。
對于初出茅廬的王俊,這幾乎是一項不可能完成的任務。面對眼前的龐然大物,王俊記不清查閱了多少外文文獻,請教了多少遍前同事、公司顧問,用了接近三個月時間,他終于研制出了808nm波長、效率最高的半導體激光器芯片。時至如今,該成果仍屬國際先進水平。
良好的開端是成功的一半。王俊開始摸索掌握了該技術(shù),成為這一領(lǐng)域的科學工匠。2001年,在通訊事業(yè)高歌猛進的時候,他選擇“轉(zhuǎn)會”美國前三甲的“光譜物理”。2003年,美國通訊業(yè)泡沫破裂,王俊又在朋友的引薦下加入專注做器件研發(fā)的恩耐公司。變的是工作崗位,不變的是王俊對高功率半導體激光器芯片這一領(lǐng)域始終如一的興趣?!斑@也印證了我此前對激光技術(shù)不衰論的判斷?!蓖蹩≌f。
果不其然,隨著探究的深入,王俊發(fā)現(xiàn),半導體激光器芯片具有很強的理論基礎(chǔ),在一定程度上可以不斷發(fā)展,用于醫(yī)療、軍事、娛樂等多個領(lǐng)域。回過頭看,從80年代的CD、DVD等數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,到90年代的光纖通訊設(shè)備,到2000年左右的固態(tài)和光纖激光器,再到現(xiàn)在的無人機傳感、機器人傳感、紅光3D傳感,都離不開半導體激光器芯片。隨著技術(shù)積累和新材料的不斷涌現(xiàn),新應用還將層出不窮。
王俊博士在實驗室
為了工作放棄外國國籍
“很多人說我是不是頭腦一時發(fā)熱才作出這樣的決定,其實當我感受到祖國的需要的那一刻,我就下定了決心?!?/strong>
借助同一個平臺做出多種多樣的應用,是光電領(lǐng)域的核心法門。王俊說,與電子領(lǐng)域幾十億的投入體量相比,激光芯片研發(fā)平臺建設(shè)通常只需幾個億,產(chǎn)出卻非??捎^,“從材料生長到芯片制造,大概每周都可以誕生一種新的結(jié)構(gòu),對應一類嶄新應用。每當新潮流出現(xiàn)時,我們也不是從頭開始,而是從50%甚至是70%開始?!?
因此,王俊一直有建平臺的想法。他的愿望是建設(shè)一個大的研發(fā)平臺,打造一支專注的團隊,在技術(shù)上不斷積累,并讓技術(shù)始終領(lǐng)先于應用,以從容應對各種新的潮流。
在國外,王俊顯然不可能擁有這樣的平臺。
而在國內(nèi),激光產(chǎn)業(yè)在迅猛發(fā)展。21世紀初,正值中國經(jīng)濟步入高速發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級階段,作為戰(zhàn)略性新興技術(shù)的激光產(chǎn)業(yè)如日中天,帶來了互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展,高速光通訊半導體激光器在光通訊、光傳感、國防建設(shè)領(lǐng)域都有著廣泛應用,也令部分傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生機煥發(fā)、重拾升勢,市場需求不可估量。
但長期以來,核心芯片技術(shù)被國外壟斷,并且有著嚴格的出口控制,導致該領(lǐng)域尚無一顆中國量產(chǎn)激光芯片。雖然國內(nèi)投入高端芯片研發(fā)的機構(gòu)比比皆是,但能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)的并不多見。
國內(nèi)外的差距刺激了王俊。他希望借助自己的技術(shù)力量,改變祖國激光領(lǐng)域“有器無芯”的歷史。
時機不期而至,王俊博士的某位老同學,在一次碰面中向他詳細介紹了國內(nèi)激光行業(yè)的情況,并建議王俊回國,讓他帶領(lǐng)國內(nèi)團隊研發(fā)高功率激光器芯片。
雖居外多年,但王俊夫婦對于祖國的情愫始終沒有被沖淡。很多年前,王俊就和妻子商量約定,將幾個孩子送回國內(nèi)讀小學,希望他們能和祖國建立自然和文化上情感紐帶。如今,王俊的大女兒、二女兒雖已在美國上大學,但寒暑假都會回到國內(nèi);兒子入讀蘇州外國語學校,長期跟隨王俊在蘇州學習生活。
不過,真要拋棄國外的高薪和事業(yè)回國發(fā)展,也是件不容易的事。當時,王俊已在美國成家,并育有三個孩子,有一份穩(wěn)定而不菲的收入。出于照顧孩子們的考慮,妻子并不太情愿他長期回國發(fā)展。然而,老丈人非常支持王俊的選擇,這位參加過抗美援朝的軍人認同王俊的事業(yè)觀和愛國情懷,說服了女兒同意自己丈夫“回國做貢獻”。
很快,王俊回到闊別已久的祖國。為了心無旁騖地投入工作服務祖國,王俊作出了一個很多人難以理解的決定——毅然放棄外國國籍,恢復中國國籍?!昂芏嗳苏f我是不是頭腦一時發(fā)熱才作出這樣的決定,其實當我感受到祖國的需要的那一刻,我就下定了決心?!彼f。
改變“有器無芯”的局面
提到激光技術(shù),大部分人也許感到熟悉又陌生,可其實半導體激光技術(shù)及其材料早已融入我們的生活。如手機拍照功能的精準定焦、某些軟件的人臉識別功能等等都離不開半導體激光技術(shù)。
但就是這樣一項和未來有著緊密聯(lián)系的技術(shù),前些年我國的研發(fā)總是落后于人。王俊介紹,目前我國市場需求的半導體光電材料大量依賴進口,采購渠道受制于人,想要創(chuàng)業(yè)必須先創(chuàng)新,沒有核心技術(shù)的支撐,即使面對國內(nèi)市場對高端半導體激光外延材料的迫切需求也是望洋興嘆。2017年,半導體激光器中國市場收入較2016年增長15.5%,達到21.9億美元?!爸袊鳛橐粋€制造型和消費電子使用的大國,很多應用的場景都需要使用激光器,而激光器要用到激光芯片。”王俊說,“有器無芯”的局面迫切需要國產(chǎn)芯片的崛起。
回國后不到兩天,王俊就投入到工作中去,從設(shè)計、裝修廠房到購買、研制設(shè)備事事親力親為,連租來的房子也來不及抽空整理。整個項目期間,王俊積極參與指導半導體光電研究室建成一流的研發(fā)生產(chǎn)平臺,基于國際先進的芯片,在國內(nèi)首次推出了高功率疊陣的光纖耦合模塊,技術(shù)達到國際一流水平。
王俊在蘇州長光華芯光電技術(shù)有限公司,他的個人目標與公司目標高度一致,即是在芯片研發(fā)技術(shù)上達到國際水平,實現(xiàn)有競爭力的產(chǎn)業(yè)比,在一定程度上造福社會。
王俊把加入長光華芯看成是自己的一次“創(chuàng)業(yè)”。“行業(yè)創(chuàng)新已經(jīng)是到了迫在眉睫的時候,只有使出創(chuàng)業(yè)的勁,拿出創(chuàng)業(yè)的那種破釜沉舟的決絕,我才有可能做好。”這話既是王俊對自己說的,也是向公司立下的軍令狀。
與其它電子領(lǐng)域數(shù)十億元的投資體量相比,激光芯片研發(fā)投入少,產(chǎn)出卻非常可觀,從材料生長到芯片制造,大概每周都可以誕生一種新的結(jié)構(gòu),對應一類嶄新應用。“正因為如此,激光芯片行業(yè)最大的特點就是更新?lián)Q代迅速,所以技術(shù)進步是永無止境的,必須不斷加快研發(fā)速度?!?
為了達到這一目標,除了事無巨細處理技術(shù)討論溝通、部門平臺支持、研發(fā)團隊組建、內(nèi)部技術(shù)指導等事務,大部分時間,擔任公司首席技術(shù)官的王俊都是在無信號的潔凈間度過的。
2017年10月一個周末,公司總經(jīng)理閔大勇找王俊談事,但從下午直到夜深,始終聯(lián)系不上他的手機。這讓閔大勇很擔心,他逐個聯(lián)系公司同事、司機,心急如焚的閔大勇甚至還一通長途打到王俊美國家里。已近凌晨2點,正當大家準備報警之時,王俊走出了無塵室,看著手機上幾十個未接電話,微信上無數(shù)的留言,才知道自己不知不覺已在無塵實驗室里度過了12個小時。
王俊就是這么一個“拼命三郎”。在總經(jīng)理閔大勇看來,王俊工作上錙銖必較,不放過任何一個細節(jié)。見習工程師剛進公司的時候,王俊都會手把手教他們查看器件的狀態(tài)與問題,從晶圓流片到芯片成品,涉及的每一個參數(shù)值都力求精準無誤,不容任何閃失?!坝肋h不要等”,是工程部新進工程師周立對王俊印象最深的一句話。王俊總是強調(diào)他們一件事情全面推動,不能在某一點上過分停留,而要把至少10個問題都暴露出來再解決。
耗時短短幾年,2018年5月,王俊帶領(lǐng)的團隊終于解決了外延生長技術(shù)、腔面鈍化技術(shù)以及器件制作工藝水平等方面的多個技術(shù)難題,誕生了轟動業(yè)內(nèi)的發(fā)明——一款自主研發(fā)的應用于手機人臉識別系統(tǒng)的芯片。這款面發(fā)射激光芯片主要用于手機3D人臉識別系統(tǒng),是目前唯一實現(xiàn)此功能的自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片,其電光轉(zhuǎn)化效率已達到40%,比國內(nèi)著名通訊公司的要求還要高出5%
王俊透露,長光華芯光電下一步將與蘇州高新區(qū)政府合作打造半導體激光創(chuàng)新研究院,以企業(yè)為中心,“軟”“硬”兼施,平臺和人才并抓,吸引全球頂尖人才,集聚全球優(yōu)秀項目,建設(shè)專業(yè)的半導體激光器成果孵化和產(chǎn)業(yè)化平臺,為更多有志于芯片開發(fā)與研究的機構(gòu)提供材料、設(shè)備、資金等支持,真正改變我國激光領(lǐng)域“有器無芯”的歷史——心所往,光所至!
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