从元素周期表里发现新机会,科技创业还有更多想象力 | 峰瑞创投对话

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在晶圆制造、激光雷达、高精尖材料等深科技领域,我们正面临 “卡脖子”难题。而在半导体制造领域已经逐渐挣脱“卡脖子”困境的韩国,或许能成为他山之石。

2019年,日本限制对韩出口高纯度氟化氢、氟聚酰亚胺、光致抗蚀剂三种关键半导体材料,以不到出口额万分之一的产品卡住韩国整个半导体行业,“掐住”了韩国经济的咽喉。

但三年多之后,这只“手”没有了之前的威慑力。2019年,韩国政府便加大了对半导体原材料、零部件和设备供应的支持力度,并于同年11月启动了进口替代项目。

三年内,韩国光刻胶产业从无到有,氟化氢进口量累计下降66%……2023年3月16日,日本宣布解除对韩国三种关键半导体材料的出口限制。

着眼当下,中国半导体领域的创业者和投资人如何看待卡脖子的问题?放眼未来,科技创业领域还有哪些想象空间?

在「趋势2023——峰瑞中美创投峰会」,峰瑞资本合伙人杨永成与洛微科技联合创始人兼CTO孙笑晨、源归材料科技联合创始人娄夏冰畅谈了半导体行业的创业机会、激光雷达在自动驾驶中的必要性、消费电子市场空间以及创始人回国创业的思考和经验……

我们将他们的部分对谈编辑成文,欢迎你关注峰瑞资本视频号,观看完整视频回放。

/ 01 /

韩国的他山之石

VS

中国如何解决卡脖子难题

杨永成:这两年有个热词叫“卡脖子”,先是“卡”芯片供应,后来不允许你造芯片,再后来,不仅“我”不能卖给你设备,别人也不能卖给你。娄博士,卡脖子这个事在材料行业是什么情况?未来会怎么样?

娄夏冰:其实国内的晶圆厂在材料方面,卡脖子现象还没有特别显著,大家在担心未来是否受限。但在设备端,卡脖子已经比较明显。

2019年有一个比较经典的案例,就是日本限制对韩出口高纯度氟化氢、氟聚酰亚胺、光致抗蚀剂三种关键半导体材料,这三种产品不到日本总出口额的万分之一。材料一卡,韩国几乎所有的半导体出口都会受影响。

当时韩国的做法,很有参考价值。韩国受到限制后,很快就提出这些材料要实现国产化。两三年后,韩国基本实现了这些材料的本土化供应。中国现在虽没有在材料上被卡得特别死,但未来需要实现国产化替代。

杨永成最近有个新闻,日本宣布取消对韩国在半导体材料上的一些限制,这是否意味着,韩国人已经逐渐解决了卡脖子问题,开始能自主生产这些东西了?

娄夏冰:是的,因为这本来就是想给对方施加影响,才会设定这个限制。别人如果已经可以生产了,再去限制也没有意义了,最后还是要回归到正常的商业竞争。

所以我相信,在半导体领域,当中国本土化的材料、设备可以正常生产供应时,这些限制也都会逐步放开。

杨永成要从根本上解决卡脖子问题,不是说服对方不卡你脖子,而是你有足够的实力和能力去自主呼吸,或者你不让他把手放在你的脖子上。

峰瑞资本为什么投了源归材料科技这类ALD(ALD全称为atomic layer deposition,原子层沉积技术)领域的公司,主要还是看中ALD是精密材料,针对目前半导体加工精度的瓶颈,原子层沉积技术能为半导体加工提供新的解决方案。

第一,半导体材料发展的一个必然趋势,就是要从低制程进入高制程。

第二,这些产品的应用场景,我们现在想到的肯定是冰山一角,将来很可能发展到其他方面。

所以我们近几年比较愿意去投一些跟新材料、新工艺、新技术相关的项目,有耐心去帮助创业团队把市场做大,这是我们很重要的投资理念。但是,为国家解决卡脖子问题,也是资本眼前要做和应该做的事情。

/ 02 /

从元素周期表里发现新机会

杨永成想问两位创业者,半导体行业还有哪些新的趋势?未来会变得更好还是更差乃至消失?

孙笑晨半导体行业是不可能消失的。20年前,大家就开始说摩尔定律失效了,但实际上现在人们还在谈摩尔定律。因为摩尔定律已经是行业的共识。

只靠芯片本身的技术发展,如减小尺寸或者是有一些设计上的提高,能解决的事情会越来越有限。需要引入更多层次的技术进去,比如,高级封装是最近很火热的半导体方向,这背后实际上是整个系统级别进一步提高,最终需要达到计算、应用系统上的能力提高。

我相信沿着这条路继续进行下去,不断会有新的高级芯片组合,在系统级封装上有新的想法和提高的路径。

同时,现在半导体行业也越来越关注新材料。半导体虽然以硅基为主要材料,但元素周期表上被用在芯片上使用的材料越来越多,从最开始可能不到10 个,到现在可能四五十个。

后面可能还有很多新材料被使用到芯片里面,比如三五族材料(三五族材料泛指由周期表的三族与五族元素所构成的合金化合物,种类多,例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)等等。)和硅的集成。

另外随着工艺的提高和优化,即使是CMOS这些器件也在考虑引入像三五族材料、二维材料等新材料来实现。

我相信无论是半导体底层技术,还是系统级封装技术,后续发展的道路和方式会非常多。未来50年内,我可能看不到这个行业有停下来的迹象。

杨永成: 当年硅光概念刚提出来时,大家想的是“大一统”,就是把光的主要组件全放在硅基上。

但是发展过程中,人们发现有些光源在硅上发光很困难,所以大家希望在硅上直接做沉积、做外延,让它发光。后来人们又发现直接在晶圆上做很难,就逐渐推动了异构集成和3D封装。“分久必合,合久必分”,材料应用上也延续了这样的路径。

现在,材料和工艺上变成了“专款专用”,比如善于做光源的,就用三五半导体,善于做光调制的,可能用另一种材料,然后把它集成在一起,这就带动了很多新工艺、设备和材料的发展。

刚才孙博士提到了元素周期表,从投资的角度来讲,我们也看到新材料、新设备、新器件相关的市场机会。

另外,我们很看好光学相关的创业机会,因为光本身是一个高质量的电磁波,光的特性决定了它能实现微波和毫米波难以实现的性能。但因为我们控制光、干预光的技术能力还有限,所以说我们没把它发挥到极致,但这也说明它还有很大的发展空间。

娄夏冰在我看来,首先,半导体技术本身的演进就有很大的潜力,它还会带来很多应用。

另外,用户每天对于电子设备、软件不停提出新需求,比如说玩游戏对显示器的要求从60帧到120帧,这些都在促进半导体行业不断创新。AR眼镜、自动驾驶,这些产品对芯片的性能提出了进一步要求。不管用先进封装也好,还是换新材料也好,半导体行业接下来都需要解决这些问题。

在需求永不停止的情况下,用户永远需要更轻、更薄、算力更好的器件,半导体行业的发展肯定也会永不停歇。

/ 03 /

激光雷达,

是自动驾驶前进的方向吗?

杨永成激光雷达在整个发展过程中饱受争议。孙博士怎么看这件事?你觉得洛微科技走对了还是走错了?

孙笑晨:我认为洛微科技选择激光雷达走对了。这个问题其实可以从第一性原理、激光雷达两个层次去思考。

第一个层次,借鉴马斯克基于第一性原理的分析,就是说我们人类通过视觉和大脑来进行驾驶,能达到一定的驾驶水平,机器通过人工智能算法和摄像头,也可以做到同样的事情。

这个说法其实我在某种程度上是认可的。但是这里面有一个问题,我们人类通过视觉和大脑可以解决大部分驾驶场景,但实际上每年还是有不少由于感知错误,而不是注意力不集中造成的车祸。

现在机器通过人工智能和视觉的融合,还并没有达到人类驾驶的水平,即使达到这个水平,还是无法避免一部分的交通事故。

第二个层次,如果我们从商业化、产品化的思路去分析,毋庸置疑,特斯拉做得非常好,但是特斯拉不用激光雷达,并不是没有代价的。

它尽量降低车本身硬件的成本和复杂度,但在其他方面,比如说做大量的数据训练,甚至自建超算中心,这些隐性成本是在整套方案开发里的。并不是所有的车厂、自动驾驶公司会有资源,用这个商业模式来做类似的事情。

我认为大部分车厂都会拥抱激光雷达这个方案,因为这符合它们的商业模式和开发进程,它们需要尽快地用可控制成本的方案,进行商业落地。

从基本原理和商业化这两个层次上,我觉得激光雷达的存在是必须的。

杨永成对激光雷达这个行业走向的判断,我和孙博士的观点一样。我想提供另一个视角,激光雷达和摄像头本质都是光成像,它们大多数属性相同。唯一的区别就是激光雷达自带光源,激光雷达的光源更纯净,从通信的维度,它的信噪比更高,未来发展前景非常好。

但在产业化程度上,激光雷达和摄像头还不在一个水平上,所以它潜力没有激发出来。峰瑞资本作为一家早期基金,我们很看重创新技术以及创业团队的潜力,这也是我们投资洛微科技的原因。

我个人感觉,车厂本质上还是一个品牌商和集成商,所以它会在产品定义、定位的资源段里,选最好的配件,包括传感器。当激光雷达做得非常好时,车厂不会因商业之外的“爱恨情仇”,拒绝一个好产品,我还是充满希望。

杨永成:在你之前,已经有很多人投身激光雷达行业,是什么让你有信心,认为再重新创业,还会对这行业有贡献,被行业接受?

孙笑晨大家谈激光雷达,谈得比较多的还是创业公司做了什么,说明激光雷达还处在很早期,由创业公司推动技术进步的阶段,还没形成巨头垄断的局面。

另外,激光雷达也是汽车传感器的一部分。回顾汽车传感器的发展史,毫米波雷达的发展,可以为激光雷达提供借鉴。

在1999年,第一个毫米波雷达被安装在了奔驰车上。经过十几年发展,才变成绝大部分车都会考虑安装毫米波雷达,这个市场达到数十亿美金量级。所以汽车传感器本身是一个周期很长的赛道,潜力巨大。

我们认为激光雷达现在已经开始上车,这个赛道开始起飞,但是技术还不成熟,后面技术的升级还有很大空间。

从技术来看,毫米波雷达也经过了技术路线持续地升级和转变,1999 年第一个上车的毫米波雷达使用的是TOF(Time of Flight,即传感器发出经调制的近红外光,遇物体后反射,传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差,来换算被拍摄景物的距离)。

十几年之后,现在汽车上装载的毫米波雷达完全转变成了FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave,即调频连续波,可通过发出恒定的激光光流,并定期改变光的调频,达到对物体位置与速度的精准测量)。

▲ 图片来源:洛微科技

我们认为,在激光雷达领域,也会从TOF,切换到FMCW,而且我猜时间的跨度该会比毫米波雷达更短一点,因为现在市场上对辅助驾驶的需求非常强烈,车厂也希望拿这些功能做差异化。洛微科技就是基于硅光芯片技术,来做FMCW,这是下一代的探测技术。

杨永成: 现有的自动驾驶和它相关的传感器还在发展过程中,技术也还有很大的发展空间。

人们比较关注毫米波雷达、激光雷达如何快速上车。

实际上还有另一个大市场,大家可能没有那么关注,比如扫地机器人已经从原来的摄像头逐渐替换成激光雷达,还有一些自动导引小车,大多倾向于用激光雷达作为重要的传感器。所以有时,你必须潜入创业的海里,才能够感受到海的浮力和推动力。

孙笑晨确实如此,在一些智能化设备上,用激光雷达替代摄像头、做互补,有很大好处。

激光雷达测试的是真实场景的3D建模数据,基于这个数据,做一些避障感知的算力要求,要远低于摄像头的算力要求,算法开发难度小,数据采集的量也小。从商业上看,激光雷达有很多应用场景。激光雷达虽然比摄像头贵,但整体的投入产出比更高。

/ 04 /

“AR的需求会一直存在”

杨永成你们认为消费电子行业有什么机会?刚才娄博士提到 AR 眼镜,你们对这个事有什么看法?

娄夏冰我非常热衷于AR眼镜。2018年左右, AR眼镜能受限于算力,基本上只能实现拍照投影的功能。

我们希望未来从底层技术能够解决算力问题,真正地实现跟眼镜进行语音交互,或者通过眼球的移动就能够实现复杂的操作。最终大家肯定希望实现的是跟科幻电影里一样,不需要电脑,一切都用眼镜操作,然后眼镜本身对日常行为没有任何干扰。

但现在最核心的困难就是卡在了硬件技术上。未来可能相当长一段时间,这都是我们作为从业者需要去努力的方向。

孙笑晨我非常同意娄博士的观点,信息获取是我们生活中的一部分,手机是我们获得信息的主要来源。但是手机本身对人的身体并不友好,比如长时间去拿手机,手腕就会很酸很累。所以人们对新的获取信息的平台,肯定是有需求的。

2022年,世界人口已经突破80亿,消费电子的需求肯定是一直存在的。消费电子市场本身会不断发展,虽然可能会短暂有一些停滞或者下降,但总体的趋势不变。

从信息获取的渠道上看,人可能百分之八九十的信息获取都是靠视觉,也就是靠光。所以跟光相关的东西,我比较感兴趣。

洛微科技刚开始也考虑过消费类产品,虽然后来我们转型了,但我们做了一些市场和技术上的调研。

在消费类电子领域,对创业要求是比较高的。因为消费类电子出货量比较大,市场的需求也会比较跳跃、比较强,并不是一个从0到1到,再从10到1000的这么一个过程,而是从0一下到100万,甚至1000万的过程。所以对于供应商和初创公司来说,在消费类电子领域创业可能比较艰难。

杨永成越是和人身体贴近的电子消费品,它的需求量越大,比如电子手表、手机。智能眼镜也是如此,用户不需要重新培养使用习惯。只要你努力让智能眼镜接近现有的眼镜的,比如从重量、成本、外观等方面,那么智能眼镜这个市场就会存在。

目前, AR眼镜没有像预期那么快速爆发。现在的AR眼镜,我们赋予它的能力和期待可能过高。技术要进一步提高和突破,但在使用场景上要降维,或者降低技术难度,提供主要的视觉信息,最后使产品量产。这样,智能眼镜进入市场的效率和速度可能更会更快一些。

/ 05 /

核聚变、钙钛矿光伏……

更大的科技创业想象力

杨永成现在还有哪些技术存在争议和不确定性,但是你们判断、推理会觉得它有可能做大做强,比较有戏的?

孙笑晨我先说一个大方向的,再说个聚焦的。大方向上,我主要是看整个 GDP的构成。

GDP构成里面,我比较关注的是能源,因为能源关系到所有行业,所有人的生活。

全球一次能源(一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源,又称天然能源,如煤炭、石油、天然气、水能等)支出占GDP产出的比例大约为10% ,它一变化,就会造成社会各方面很深层次的变化。在能源领域,我相信一定会有新的机会不停涌现。

从最长远目标来看,可控核聚变能让人类用上安全、清洁、低价的能源。我们要解决核聚变问题,背后涉及到新能源的产生、存储、运输、构成、转化,每一个环节,可能都意味着一个具有相当体量的市场。

再说一个小的方面,回到我自己的专业。我最开始是做光通信,后来做光传感,激光雷达是光传感的一种,我们都是基于硅光子的芯片技术做这些产品方案。

最近几年,云计算和AI对光芯片产品有了新的需求,比如提高数据带宽密度,解决散热和功耗的问题。行业内希望能把光芯片传输这部分往电芯片里面去做集成,也就是共封装,或者叫光互联。

▲共封存图解

共封装这概念已经存在一定时间了,但市场接受起来还是比较慢,因为这意味着要改变整个数据中心、超算中心构架。但这个改变不可避免,未来十几年,我相信共封装会得到很大发展。

杨永成孙博谈到了核聚变,就是在能源里盈利,这个我也非常看好。从长远来看,核聚变可能是人能够利用的最清洁的能源。实际来讲,核聚变的技术门槛并非难以跨越,本身是个可控的问题。

如果我们真的能利用好核聚变,我们可以畅想一下。

第一个层面,我们可能不用担忧能源安全的问题了。

第二个层面,如果能源足够用,成本无限低,其实会改变整个人类,包括地球生态。能源可能会影响技术的演进,人们可以重新研究因为能源问题暂且搁置的技术,比如星际航行。

孙博士讲的第二个是眼前的光伏,这是个光电转换的事。实际还有另一个相关的,就是我们的发光材料,包括成像的材料,有包括以前的LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示屏),现在大家在做MiniLED(次毫米发光二极体,一种新型显示技术),这些也都是很好的方向。

孙博士还提到光互联,就是把光电封装在一起。光电各发挥其优势,在未来整个信息行业发展中非常重要。我们既能控制光,又能控制电,开发很多新材料,还能把它们合成去做成统一的器件和封装。这几点我觉得都挺有价值的,也供想创业者或者正在做研究的朋友们借鉴。娄博士,你怎么看?

娄夏冰我先说一个我们现在正在干的,可能很多人还觉得不太靠谱的,就是钙钛矿光伏。

大家或许觉得硅光伏已经很便宜了,但实质上它还不够便宜。尤其在并网发电方面,它并不是在世界上每一个地方都划算,比如说现在农村放个光伏,每年收益率可能只有百分之五六,投资回报比较低。

钙钛矿光伏目前就有潜力去解决成本问题,虽然现在还差很远,不管是在衰减还是在成本方面还不行。但从第一性原理出发,钙钛矿光伏用的材料很薄,理论上可以把成本压得非常低。

我们作为一家做材料的公司,在钙钛矿光伏的生产制造中,拿到了其中一个步骤的关键材料,也算与钙钛矿光伏企业一起成长了。

另外提一个我自己都觉得有点“悬”的东西,就是半导体行业与生命科学的融合。峰瑞也投了一些企业,包括做微流控的、用芯片进行各种生物合成的。

芯片是一个高度逻辑化、可编程的方向。目前生物方面,基因层面、蛋白质层面,大家对于可编程的追求也在促使这两个大方向融合。比如说能否考虑用生物与半导体结合的形式去取代现有的器官,这说不定可以降低我们对器官功能上的一些要求,使得移植更容易。

另外一个更加天马行空的想法,就是在芯片技术的辅助下,我们是不是可以实现人类体外培育?这个就有点科幻的范畴了,不过在我看来,芯片技术与生命科学的融合的大的方向,未来可能会逐渐发展起来。

杨永成很有前瞻性。钙钛矿这个事,我同意娄博的观点,看好钙钛矿作为新的光伏材料,峰瑞也在这上花了很大精力。

在钙钛矿这方面做得比较好,有志于创业或者在创业的路上需要融资,可以和我们联系(yangyongcheng@freesvc.com)

不过,钙钛矿和普通的硅基太阳能板的区别是,硅基太阳能板稳定性非常好,钙钛矿的稳定性不如它好。

想解决稳定性问题,一个大家都比较期待和认可的技术路径,就是用源归材料科技做的ALD薄膜,把钙钛矿材料封上一层。

第二个就是关于半导体和生命科学相融合。峰瑞资本特别关注交叉学科,比如科技和生物医疗相关的学科。如果把生物医疗放在科技整个大盘子里看,人类对生命的了解的深度、广度和规律的探索上,显然是比物理学和其他学科晚一步,这就给创业者很大空间。

另外,刚才娄博士讲到微流控等技术在微观领域的应用。用了电子行业中一个微观领域的进步成果,去和细胞学、蛋白质学、DNA组学相结合,这是一个技术方向。

其实现在行业里有很多大家在尝试的应用,如T细胞生成、 DNA 合成、纳米孔测序,实际上都是半导体工艺和生物学在微观领域的发展。这个我倒不觉得是天马行空,可能是正在发生,甚至已经发生的事,我们非常看好。

娄博士刚刚说到器官的例子,这方面电子学或者硬件科学应用较多,最典型的是磁悬浮电泵做的体外心脏,这种其实已经很成熟了,但因为他在体外,不是特别好普及。

/ 06 /

回国创业的机遇与挑战

杨永成娄博士,这次是你第一次创业,创业这一年你感觉怎么样?当初为什么考虑从美国回来?你对国内的创业环境有什么看法?想听听你的亲身感受。

娄夏冰国内半导体材料行业发展速度要比在国外快很多,产业链优势明显,成本相对更低,迭代速度很快。国内拥有工程师红利,有大量行业人才,合成方面的经验相对丰富很多,这对我们帮助非常大,让我们可以更快完成技术迭代。

国内氛围更加活跃,而国外的生活比较平静,回国的感觉更加跌宕起伏一些。并且,国内的环境改善比较明显,生活上不需要过多的担心。

值得一提的是,国内产业政策比较多,用地、租金、建厂等成本比其他地方低很多,设施建设速度比较快。比如半导体材料行业晶圆厂周边的材料供应商,在国内这些材料供应商最多半年就已经建成投产,但在国外建设周期大概在四五年左右,所以国内有很大的发展优势。

杨永成你在创业过程中,在供应端和客户端有没有得到政府或者是其他行业资源方的支持?融资过程顺不顺利,是否面临很大挑战?

娄夏冰:我们的上游原材料的供应稳定性到现在都还有一些挑战。

一部分原因是我们规模还比较小,如果规模大了的话,和上游供应商沟通时能更有说服力。这个需要在供应链管理上需要去花很大的精力去解决。在国内拓展客户,比在美国要顺利一些、速度快些,主要因为现在国内的需求快速增长。

即便在今年半导体行业发展渐缓的情况下,客户以及整个市场对于利用新材料、新技术仍然有很强烈的意愿。我们接触到的政府工作人员,也都努力发展当地产业,很懂创业者的需求,也愿意提供支持。

杨永成这个我也有同感,我们和地方政府的工作人员打交道时,他们很专业高效。

孙博士你是第二次创业,第一次在美国,现在你怎么看国内的创业环境?

孙笑晨我第一次创业的时候,公司成立在美国,但在后期,公司主要客户来自中国。因为做光模块的大部分是中国厂商,所以后来有一半时间,我们在中国进行商业化落地。另外我们也有团队成员在国内,所以当我第二次创业,就把公司的主体放在国内。

选择在国内创业也跟我们所处的行业有关。现在激光雷达是为上车做辅助驾驶、智能驾驶服务,新能源车的快速发展,给了我们进入这个新赛道的机会。

2022年中国的新能源车出口已经是全球第一,中国新能源车市场发展迅速,汽车公司的技术迭代的时间较短,人们尝试新的技术、新产品。新能源车在中国成为标志性的产业,国家也在重点支持。我们所做的是新能源车中的一部分,所以洛微科技立足国内,也符合商业逻辑。

基于过去几十年积累,中国在各个行业都有数量庞大的硕士、博士人才。对于创业公司来说,更容易组建团队。

此外,国内硬科技的供应链非常齐全,除了一些核心芯片来自于欧美,其他的系统级产品所需的硬件都能在国内找到,而且产品生产周期很短。这能让我们的产品更快落地。所以我们第二次创业,把主体放在中国,是比较合适、明智的选择。



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