芯耀
与非AI
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苏州知芯传感技术有限公司（简称“知芯传感”）在2019年成立，是专注于MEMS微镜设计及结构光投射模组的研发、生产和销售的高新技术企业。公司自主搭建 MEMS 微镜芯片至激光投射模组完整技术链路，相关结构光模组已实现万台级出货，客户覆盖海内外市场，落地场景包含 VR/AR、元宇宙设备、医疗成像、智能硬件、3D 打印等；配套工业 3D 视觉产品与成套方案已面向数家工业企业交付，可适配自动化焊接、工业缺陷检测、机器人视觉导引等制造环节。
编者按
MEMS微镜概念推出十几年，始终没跑出大规模商用市场。早期行业集体押注激光雷达，结果阵列做大了可靠性过不了关，一大批初创公司烧完钱倒在了工程化那道坎上。直到2022年AI算力爆发，谷歌OCS方案落地，才给微镜阵列找到了真正的高价值场景。本期《芯片揭秘·大咖谈芯》对话苏州知芯传感董事长陈巧，剖析微镜阵列的工艺难点到底卡在哪，以及AI算力这波红利如何改变了公司的命运。
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*以下为播客文字整理版，已获嘉宾确认和授权。
选错激光雷达，再被AI算力“捞”回来
幻实：MEMS器件的应用场景高度碎片化。作为技术出身的创始人，陈总您在为芯片落地选择赛道时，如何做取舍？是优先选择天花板更高的超级市场，还是基于自身技术能力，优先落地可商业化的成熟场景？
陈巧：知芯传感成立于2019年，公司初创的核心项目，就是面向激光雷达的MEMS微镜。选择这个赛道，主要有两个原因。
一是我在前公司微奥科技任职期间，便有了MEMS微镜方面的技术积累，只是一直没有找到适配的应用场景。
二是2019年正好是激光雷达的行业风口，当时海外主流的旋转式激光雷达单台售价高达数万美金，行业亟须低成本替代方案。很多下游企业也主动来问我们，MEMS微镜能不能用来降本，于是我们同步布局了压电、静电两种技术方案，专攻激光雷达应用。
项目推进一年多后，我们顺利产出样品，但在客户实测阶段暴露了核心技术矛盾。拿“镜面尺寸”这个关键指标来说，行业需求从最初的3MM、5MM，逐步迭代至7MM、10MM。但MEMS微镜依靠悬臂梁结构支撑，镜面尺寸越大，器件的结构稳定性、抗震动性能就越差。经过一两年的客户实测验证，我们最终确认：MEMS微镜采用大尺寸的技术逻辑，与车载激光雷达的可靠性需求相悖。
幻实：也就是说，技术理想和工程落地之间存在巨大鸿沟。那你们创业初期就遭遇了赛道失灵的困境，还是比较艰难的。
陈巧：是的。2022年公司陷入最艰难的阶段，前期研发资金基本消耗得差不多了。好在后面获得了投资人的加持，给了公司转型缓冲期。我们当时先将微镜技术降维应用，落地门槛更低的3D传感场景。但这不是我们期望的核心赛道，只能勉强维持业务运转。
陈巧：真正的转折也是出现在2022年。当年有两件事对我们影响很大。
一是谷歌发布了阿波罗计划，首次将MEMS微镜阵列应用在了算力中心的光交换场景（OCS）。他们的实测数据亮眼，可实现算力中心能耗降低40%、整体投入降低30%，大幅优化算力传输性能。
二是2022年底，Open AI推出了ChatGPT，大模型一下子让AI算力变成了刚需。
OCS（ Optical Circuit Switch，光电路交换机）：一种纯光域交换设备，全程不做光-电-光（O-E-O）转换，直接通过光学元件物理切换光纤光路，在输入、输出端口之间建立专用静态光路，属于电路交换，区别于传统电分组交换机EPS。
幻实：等于两头都凑齐了——需求端迎来爆发，技术路线也被龙头公司验证过了。您能否从科普角度，介绍一下OCS光交换机和MEMS微镜的工作原理？
陈巧：简单来说，OCS光交换机的核心作用，是实现不同光纤之间的光路切换。光纤本身是固定的玻璃介质，无法直接切换光路，而MEMS微镜就是核心切换器件。
我们通过电压精准调控单颗微镜的偏转角度，对入射光纤输出光束进行反射，将光路切换至对应出射光纤，无需复杂的电子电路，即可实现光路的动态调度。
幻实：“光反射”听起来是一个成本不高的技术，没想到工艺难度这么高。
陈巧：它的难度在于它是一个3D的开关。早期的光波导方案仅能实现平面内的光路切换，而3D则需要同时调控X、Y双向正负四个维度的角度，光路对准、算法控制、结构调试的难度都是成倍提升。
其实早在2016年，我们就已经研发出了MEMS微镜阵列样品。只是那个时候没有AI大模型，做出来了也根本不知道应用在哪里。之后2019年激光雷达赛道落地遇阻，公司度过了一段比较艰难的时期。直到2023年，我们正式拿到OCS项目的第一个订单，才彻底完成战略转型，将核心资源全部聚焦于OCS光交换赛道。
幻实：所以你们的OCS项目订单来得比激光雷达项目订单还要早？
陈巧：是的，OCS赛道给整个行业带来的冲击是巨大的。之前你可能是拿着技术挨个去找应用场景，切换到OCS赛道以后，是很多公司自己带着应用场景来找到你，他们都对这个赛道很感兴趣。
幻实：的确，相比于需要长期市场教育的激光雷达，OCS赛道已经被头部企业验证，其他企业可以无顾虑跟进。所以在那之后你们团队就马上切换赛道，并且把激光雷达业务全部砍掉？
陈巧：是的。
微镜阵列为何量产难？核心在三大壁垒
幻实：请问你们公司OCS业务已经推进到哪个阶段了？
陈巧：目前我们已积累了3~5家核心大客户，最大客户的MEMS微镜阵列芯片累计出了有上千颗。
幻实：上千颗在这个行业内是什么体量呢？您跟我们稍微类比一下。
陈巧：按照行业配置标准，每台OCS设备可以搭载两颗微镜阵列，对应可落地数百台算力设备，而且全都不是样品，出货量高于小批量量产规模。
幻实：目前OCS赛道存在多种技术路线，行业还没有形成统一标准，您如何看待这条赛道的产业化空间？
陈巧：确实，OCS从诞生起就有好几条技术路线在并行推进，包括LCOS、硅基光波导、压电方案以及MEMS微镜方案。谷歌经过全路线测试验证，最终选定MEMS微镜阵列方案，足以证明其综合性能、成本和可靠性的优势。
幻实：谷歌自己把那四条技术路线都验证过了？那除了谷歌跑得那么前，市场主流现在切换到OCS这个赛道了吗？
陈巧：落地层面，谷歌已经完成了大规模商用验证，其自研的TPU算力架构适配MEMS-OCS方案，设备迭代至第八代，年度采购量达数万台且持续翻倍增长。英伟达也已发文验证OCS的应用价值，只是还没有开启大规模落地。
幻实：谷歌的TPU算力架构，别人是不是不太好去复刻？
陈巧：是的。我们也去调研过国内的AI数据中心，他们大多采购通用的硬件方案，底层硬件架构无法匹配OCS方案，需要重新迭代开发，预估整体落地节奏会比海外滞后1～2年。
幻实：目前MEMS微镜这个赛道，行业入局玩家多吗？它的核心壁垒究竟在哪里？
陈巧：早期全球只有一两家企业具备量产能力，现在入局团队持续增多。MEMS微镜领域中，单微镜是比较成熟的应用方案，有近20年历史，整体工艺难度偏低。但要把单微镜做成微镜阵列，量产难度呈指数级提升。
第一是良率难题。单微镜可以一颗一颗人工筛选良品，阵列芯片则是数万颗微镜集成一体，对整体工艺稳定性要求极致严苛。
第二是引线封装难题。单颗微镜可以布置在芯片边缘，但是阵列中间的微镜无法像常规那样引线，早期我们只能依托TSV通孔工艺解决。但TSV工艺为了方便穿孔需要将芯片减薄，减薄后芯片极易出现裂片、破损问题，工艺报废率极高。
第三是工艺试错问题。MEMS工艺的方案有几百种，甚至上千种组合，如果没有成熟工艺积淀的团队，仅工艺试错就需要耗费数年时间。
幻实：如果从头一路试错下来，碎片肯定不计其数。你们目前在加工的稳定性和可靠性上面有没有什么解法？
陈巧：早期也遇到过一些问题，经过多轮迭代优化，我们从2023年至今已彻底解决工艺稳定性问题，单从片子的良率来说，我们前一段时间出货的阵列芯片批量测试，经过测试筛选后实现了近乎100%良率，同时完成全引线导出设计，大幅降低客户后端封装、测试难度。
幻实：目前公司的下游客户主要是哪些群体？除了算力中心，还有哪些应用场景？
陈巧：我们的客户以OCS整机厂商为主，客户采购微镜阵列芯片后，客户完成光路对准、透镜集成、算法调试、整机封装，最终交付给算力终端客户。
场景拓展方面，国内光通信领域对MEMS微镜的应用基础成熟，国内厂商是全球光无源器件的核心供应主体。
幻实：说到光通信，“光电共封装”作为打破“内存墙”和“功耗墙”的关键路径，最近被行业热议。MEMS微镜要如何融入这场集成革命？
陈巧：行业热议的CPO、光电共封装技术，跟我们的技术方向其实是高度契合的。但要做成这件事，难点不少。目前行业主流方向是CMOS和MEMS集成封装，但两大工艺体系不兼容，产线改造投入巨大。同时异构集成需要纳米级对准，还要解决堆叠封装的热应力、形变问题，都是很大的挑战。
像激光器用的磷化铟，它的工艺跟CMOS天生就不匹配。未来一定是多种工艺类别的芯片集成在一起——A工艺、B工艺、C工艺、D工艺，会被放在同一个封装里。这里面涉及对准、封装、TSV等一系列问题，我觉得短时间内它会是各个公司投入的重点，也是产业持续攻克的方向。
幻实：所以大家都在探索更先进的方法，去解决传统解决不了的问题。现在有很多听起来就很前沿的技术，比如玻璃基板要用的TGV，行业里讨论得很热。但我觉得，资本市场的热度和工程技术的落地，中间还有很长的距离。就像MEMS微镜提出来这么多年了，到今天你们才开始量产出货。
陈巧：我们做微镜的这帮人，从某方面来讲是挺惨的。因为我们做了这么多年，一直没有找到像加速度计、陀螺仪那样在手机和平板里大规模应用的场景，微镜一直都没有起量。
幻实：所以要感谢大数据时代，AI算力爆发让整个产业迎来拐点。
陈巧：是的，我们是拥抱AI最快的企业之一。
幻实：你们也很果决，找到方向后产线就全部切换过去了。之前做激光雷达的微镜公司是不是也都转向了？早些年我去参加汽车展会还有不少产品案例，后来好像没什么声音了。
陈巧：是的。现在做微镜的，各种驱动原理的方案都有，大家也都在尝试。每种方式都有各自的优缺点——我们早期也试过电热式的、静电式的、压电式的，包括电磁驱动的。每个方向都可能是一个机会，但是不要脱离市场需求。
幻实：最后要把它做到成本可控、良率可控，跟实验室阶段不是一个难度。
陈巧：没错。
三家代工厂拼一颗芯片：MEMS微镜“身价”还在涨
幻实：目前知芯传感已经度过生存阶段，陈总，能否介绍一下你们未来3～5年的发展规划？
陈巧：我们今年已经开始盈利了。公司3～5年的产品规划聚焦OCS赛道，从市面上稀缺的300阵列微镜芯片，到下一代512阵列等更高集成度产品都会涉及。阵列越大，可以支持更多TPU/GPU互联，进一步提升算力传输效率、降低能耗。
今年公司以小批量的样机交付为主，明年出货规模预计实现翻倍增长。
幻实：所以你们现在靠样片就可以盈利了是吗？成品看来很贵。
陈巧：产品单价较高，是因为研发成本高、工艺流程长。整套芯片需要三家不同的代工厂协同完成，且目前以六寸产线为主，量产壁垒很高。
客户刚开始还担心我们的镜子，它作为一个活动部件会不会出现可靠性的问题。为此我们做了很多次实验，严格遵循光通信行业标准，完成震动、冲击、高低温等全维度可靠性测试，最终我们的产品通过了市场验证。
若未来两年满足条件，我们将启动IPO的筹备工作。
幻实：相信你们把市场服务做好的话，后续上市的空间还是值得期待的。除了MEMS微镜，你们会考虑再去开发第二、第三品类吗？知芯传感的理想形态，是一家顶尖的MEMS芯片公司，还是一个以芯片为核心的光学解决方案平台？
陈巧：我们几个创始人私下也讨论过，你说的这两个方向其实都可以选。但MEMS微镜这个品类比较特殊——它本质上是一个光学器件，核心作用就是操控光。一旦你把它引入到整个系统里面，它会带来系统级的优化。比如在激光雷达里面，它能让体积更小，成本更低，整个系统的性能也会有改善。所以我们更希望的是，基于MEMS微镜做出一个小系统，从系统层面去帮客户优化。这样创造的价值，可能会更大。
作为理性的创业者，我们第一步先把OCS项目做起来，之后第二步再去考虑你刚才说的纵向的、横向的技术方向。
幻实：其实现在市场的确定性足够支撑企业去做一些不同方向的探索。像MEMS技术本身的应用空间很广，单压电这块能做的就有很多。
陈巧：是的。我们在2020年的时候做了个压电微镜。样品你控制起来就像一个风扇一样。它可以应用在手机、平板，或者是精密设备的主动散热场景，有比较大的商业化潜力。
幻实：“技术改变生活”是毋庸置疑的。作为一个科技型公司，选品和定产业方向是你们时刻要去面对的难题。
陈巧：有时候可能也会做一些错误的选择，这避免不了。
幻实：大家都是试错试过来的。就像当年谁知道热门的激光雷达MEMS市场后面会被碾压成这样子。我们现在还好有OCS，有大模型，有数据中心。
最后陈总可以借着今天在我们《芯片揭秘》栏目上做交流的机会，看看有没有想对外号召或者是宣传的。
陈巧：对于我来说，MEMS是一个很神奇的技术领域。像刚才说的，如果真的做一个小型的MEMS系统，让每个人都能够用起来，大家的生活都可以得到改善。目前MEMS产业还在快速发展中，未来前景广阔，欢迎更多的创业者加入和关注。
幻实：您说得太客气了，我来替我们陈博士号召一下——陈博士这边有非常好的MEMS微镜技术和光控能力，如果需要他们帮你开发产品，可以找幻实对接。或许我们可以像谷歌一样，定义一个需要用MEMS技术来改变的场景。而且知芯传感已经有成功的经验，我相信再做第二款产品应该会快很多。所以再次号召大家，来帮我们一起定义新产品！
陈巧：好的，谢谢《芯片揭秘》。
END
采访 | 幻实 编辑 | 小茄 审核 | 幻实
