播客丨精准切入高端制造“新蓝海”，破解“卡脖子”加工难题

近年来，激光工艺在制造业领域发挥越来越大的作用，但另一方面，激光行业竞争激烈也是不争的事实。在大浪淘沙和行业洗牌的过程中，总有一些企业能精准找到市场切入点，推出适合行业趋势发展和用户需求的产品。

 

宁波飞纳激光科技有限公司董事长程忠辉

 

本期，我们有幸邀请了宁波飞纳激光科技有限公司（以下简称“飞纳激光”）董事长程忠辉做客荣格播客节目，就创办这家年轻企业的经历，以及如何看待水导激光在中国本土的发展，进行了深入对话。

 

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1.公司介绍和创业背景 1:38
2.水导激光与传统激光的区别 5:48
3.下游应用端角度看水导激光 11:08
4.水导激光在中国市场的前景 13:43
5.行业内卷，如何破局 21:50
6.公司的中长期目标 25:40
7.海外布局和规划 26:36

 

 

依托大学科研背景，瞄准赛道大胆创业
毕业于浙江大学光电科学与工程学院的程忠辉，从学校做科研到后来走出校园创业，就始终专注超快激光器、光学光路设计的相关研发工作。成立于2020年12月的飞纳激光，是宁波本土的一家年轻企业。公司自成立以来，一直致力于新产品、新技术、新工艺的开发和生产。公司专注于激光精密微加工领域，聚焦半导体及光学、显示、消费电子及科研等应用领域。

 

凭借多年在高校做超快激光系统的科研背景，让程总所在的公司创始团队积累了丰富的研发经验。2020年，据新闻媒体报道，我国人造金刚石产量突破200亿克拉，占据全球市场90%以上。

 

当时，国内的资产市场都在涌入，行业火爆。但同年也暴发了疫情。那时，国内切割人造金刚石的激光设备都来源印度，疫情管控导致外国设备公司的人员无法到中国做设备维修和维护。这就给公司创业团队进入市场的机会。

 

飞纳激光水导激光设备

 

那时，创始团队为人造金刚石行业开发了一台专机。但公司研制的设备是“绿光超快激光”，并非真正意义上的水导激光。创业头几年，虽然公司每年的销售业绩都有百来台，但大多是做光学设计、系统集成和组装的工作，并没有给行业带来很大的价值提升。好景不长，2022年至2023年当行业出现拐点，市场需求量呈快速下降趋势时，为公司敲响了警钟。

 

程总认识到，软硬件的协同匹配才是设备企业需要攻克的难关。2022年，瑞士西诺瓦公司正式进入中国市场，瞄准的就是金刚石和半导体行业。“虽然国外的水导激光单台设备售价很高，但行业的几个头部企业还是埋单了，因为技术确实领先。”当他们第一次接触水导激光时，眼前一亮，都认为这项工艺才是真正意义上的“冷加工”。对比之下，无论是飞秒、皮秒还是纳秒激光，本质上还是激光加工。

 

水导激光让创始团队看到了新的蓝海市场。公司瞅准时机，精准切入这个细分赛道，经过近3年时间的努力，终于取得了成果。现阶段，公司完成并推出三轴、五轴等多个型号的水导激光切割设备，并配置多个可选模块。公司还与国内多个行业的典型客户完成工艺匹配，实现包括碳化硅、高温合金、金刚石、碳纤维复合材料在内的新材料的量产切割。

 

 

从认识到认知，自主研发突破创新
当前，国内工业领域中应用最广的当属光纤激光器。而水导激光瞄准的却是精密加工。程总认为，从严格意义上来说，水导激光并没有脱离热加工的范畴。水导激光加工的前提还是激光在起作用。

 

相比传统激光工艺，水导激光的一大优势在于热被抑制得很好，材料加工中的热损伤非常有限；第二大优势在于，可以把水导激光中的水柱看成是一根柔性“水光纤”。这根水光纤足够准直、足够细，把传统激光所谓的锐利和焦点拉长了，将原来几百微米或是零点几个毫米的焦深，拉长至100毫米或是100多毫米。

 

公司设备切割碳化硅材料的样品展示

 

这两大优势带来的好处是切割材料的锥度小，可以获得极高的加工断面质量。比如，当切割精度要求控制在一个丝以内（±0.01mm）时，传统激光加工就比较吃力，但水导激光就能很好地实现。综合来看，水导激光切割的产品不是毛坯件而是精加工件，可以减少传统激光加工后的后道精加工工序，这是水导激光的一大特点。

 

程总表示，公司在研发水导激光设备时也是从“0到1”。虽然水导激光看上去只是水和光的耦合，但将激光光路、水路还有其他部件耦合在一起，形成完整系统才是最难的。

 

如何将其变为一台稳定的工业化设备，这才是当下行业面临的最大挑战和难点。公司创业团队在原有科研背景和创业头几年的市场经验的基础上，依托浙江本土高校进行开发，现拥有发明专利和实用新型专利多项。

 

 

再好的产品，都需要“落地”
一项新工艺的诞生，必须解决行业的痛点，只有这样才能让产品更好的落地，水导激光自然也不例外。这几年，业界都在讨论水导激光工艺和具体的应用场景。无论是半导体、军工，还是医疗器械、航空航天等行业，其本质就是解决是材料加工问题。

 

目前来看，水导激光在加工金刚石、碳化硅、硅、陶瓷、硬质合金等材料时往往具有优势。这些材料的共同点，是超硬、超脆、超贵。针对不同的行业应用，需要结合材料做工艺研发。飞纳激光在做水导激光设备研发时，就始终坚持“两个基本点”：一是看这项工艺是不是适合切割新材料，二是看这项技术是否契合所切材料在行业中的应用形态。

 

公司设备切割金刚石切片样品展示

 

如果把这两个要求都兼顾匹配了，公司就可以大胆干。以金刚石行业为例，目前行业用的最多的是化学气相沉积（CVD）金刚石或者高温高压（HTHP）金刚石，这些材料都需要做切片处理和异形加工。从用户端的角度看，这时候不仅要考虑能不能切的问题，还要考虑怎么切才划算的问题，归根结底是一本“经济账”。

 

当一项新技术进入市场时，总是伴有适应期和磨合期。程总对此表示，3D打印在中国市场刚起来的时候也很困难，那时候民用端根本没有需求，但现在3D打印在中国市场已经成为了一个庞大的产业。水导激光从正式进入中国以来，工业化的进程刚刚起步。当下，业界对这种技术路线有一定的认可度，但困惑于设备价格和性价比。

 

对于飞纳激光，从起初的设备研发到现在的规模扩张，如何把工艺和设备性能做到和行业顶尖公司一样，是团队接下来的目标和努力的方向。当行业在切换材料时，往往需要新工艺的匹配，而这时恰恰就是设备企业的机会。当有越来越多的用户使用水导激光时，才会更好地认识新技术的优势和不足，才能更好地促进新技术的迭代升级和产业化落地。

 

水导激光优化切割表面粗糙度至800nm

 

抓住时代机遇，不再受制于人
近年来，随着中美贸易战的升级，以芯片制造为代表的半导体产业，成为行业关注的焦点。程总表示，无论是半导体行业还是中国其他制造业，最卡脖子的其实是设备端。一旦设备有了突破，其他问题也就迎刃而解。特别像水导激光这样的技术路线，如果能和许多卡脖子行业做技术和工艺匹配，对于公司来说是市场机遇，对于国家而言，也不再受制于人。

 

当下，围绕大功率和大算力的AI芯片，是各国在人工智能领域的“必争之地”。从长远来看，未来大算力AI芯片的需求量非常大，但需要解决芯片散热这样一个核心问题。当芯片功率提高后，散热和导热是一大挑战。AI芯片的标准尺寸是32×26mm²，如何做好散热才是未来芯片制造的关键。

 

水导激光制造通孔直径1mm、深度3mm

 

目前，从铜基散热或是铜基金刚石复合材料散热，都不能解决本质问题。芯片散热的最终目的是希望热量能迅速导走，而不是在芯片上持续累积。因为芯片上的积热一旦形成，将以几何倍数的速度增长，直接导致芯片工作效率和稳定性的下降。

 

金刚石是未来做芯片散热的终极材料。但就目前的国内技术和设备来看，金刚石生长不是问题，如何做好切割才是行业亟需解决的关键问题。比如，碳化硅和硅基材料的切割都用金刚线，而金刚石的切割，现在唯一的解决方案就是激光。这时，水导激光的优势就体现了出来。切割后材料的切面和锥度，包括损耗率都是最低的。

 

从用户的角度看，水导激光也逐渐符合客户对于新技术的要求和预期。从原有的不能干，到现的可以干，再到客户要求的稳定量产，而公司的目标也是帮助客户解决量产问题。程总认为，未来还会有新工艺不断突破原有的认知，公司将会紧跟市场趋势发展，在合适的时机推出用户真正需要的产品和服务。