求是光谱创始人姚治海
用光学技术造福社会,这条“追光之路”,人类已经探索了几百年。
1666年,牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光展成从红光到紫光的各种颜色的光谱,他发现白光是由各种颜色的光组成的,这是最早对光谱的研究。其后一直到1802年,渥拉斯顿与1814年夫琅和费彼此独立地观察到了光谱线。
从19世纪中叶起一直是光谱学研究的重要课题之一,被视为近代化学、固体物理乃至应用学科诸如电子学的基础。在化学领域,光谱技术可以用来研究物质性质,开发新材料;在医学领域,光谱技术可以用来发现人体异常组织,诊断疾病;在环境领域,光谱技术可以监测环境污染,为环保工作提供指导……
值得一提的是,昨天下午华为最新mate70手机发布。而该台手机上最引人注目的“红枫原色摄像头”正是光谱技术的产物。据悉,该摄像头比一般的RGB方案能实现更准确的色彩呈现。
在光谱技术广阔的应用场景下,世界正出现一批“追光者”。
“求是光谱的初衷是想把光谱技术应用到消费级领域,引领光谱产业链的构建。”
求是光谱COO赵夏阳在采访中表示道。
求是光谱是当代卓越“追光者”之一,成立于2017年5月,由长春理工大学教授团队创立。专注于光谱芯片的研发、设计与生产,以及光谱大数据的应用。其首创的多光谱芯片架构体系,结合了CMOS图像传感器和光谱仪的优点,综合性能国际领先,被业内专家誉为“颠覆性技术,革命性产品”。
自成立以来,求是光谱始终坚持“市场引领、科技驱动”的理念,在研发领域不遗余力保持高投入。未来公司将围绕光谱芯片硬件、算法、数据三大主线,构建光谱应用生态。公司开发的多光谱CMOS图像芯片、多光谱指纹识别芯片(活体识别)、微型多光谱相机等产品,在智能手机、安防监控、穿戴设备、智能家居、自动驾驶、智慧农业等领域具有广泛的应用场景。
应用到各行各业,让成本降低万倍
光谱成像技术在过去一直在卫星、军工、生命科学、农业等领域都有广泛的应用。但是过去光谱成像的方案多是通过传统光学的方法,利用滤光片或者光栅来实现。而这样则会出现体积大,成本高的问题,从而限制了应用。
对于光谱产业来说,显而易见的问题是成本高昂、体积过大等方面的限制,让该技术并未实现在消费级市场的大范围产业化推广。
解决两大难题,扩宽光谱技术应用场景造福人类社会,这就是求是光谱的愿景。
“我们现在做的技术是创新的,从整体的光谱技术原理进行突破。用新的光谱成像技术架构,通过半导体光学加工工艺,用一颗芯片具备光谱检测和成像的功能,让整个光谱相机的成本从原来降低到千分之1甚至万分之1,这样的话就能把光谱技术产品应用到更广阔的领域里。”赵夏阳表示到。
求是光谱是如何做到成本降低万倍的呢?赵夏阳进一步表示,求是光谱采用的计算重建型的技术路线可以分为“调制”和“解调”两个环节,其中调制环节通过成像光谱芯片完成,解调环节通过算法完成。求是光谱的成像光谱芯片可以直接使用成熟的半导体产线进行加工生产,单颗成本可以做到于普通图像传感器接近;解调部分又享受到近十年AI算法革命和处理器算力大发展的红利,用极低的算力成本就可以实现高精度光谱图像的反演。换句话说,求是用半导体光学+算法的方式替代物理光学的精密分光元件,减小器件的尺寸和成本,从而摆脱了传统光谱仪对于大体积光栅等分光结构的依赖。
通过上述办法实现了微缩化后,才开启了光谱芯片在消费级市场的想象。目前,求是光谱已经打造出芯片、模组再到光谱相机的系列产品线,主要客户为体主要包括智能手机、智慧家电、安防监控、汽车电子、医疗健康、环境监测、航空航天等领域企业。
赵夏阳对光谱技术的应用举了两个例子。其一是智能手机,他表示这是求是光谱最成熟的技术之一,目前已发售的手机机型中,就有搭载求是光谱的产品。同样潜力广泛的还有农业方面,利用光谱技术来做农作物的出芽率和生长状况进行监测,促进农作物的健康发展。
从智能手机跨到农业,由此可以看出成像光谱是一个跨度非常大的技术。从根本上来说,物理世界中90%的信息都是通过光来传递,光谱传感器的出现可以检测到很多人类肉眼看不到的信息。总之,光谱芯片的存在,让影像模组获得了超越人眼的能力,这样的原理也注定光谱技术是真正意义上的可以应用至各行各业,造福人类。
而针对光谱技术不同行业的落地,赵夏阳介绍,“求是光谱在不同行业客户的拓展上,首先是通过定制化的开发,帮助行业头部客户的落地,从而形成一套针对该行业的标准化解决方案。”
20年厚积薄发,宝剑锋从磨砺出
在硬科技成为潮流的当下,高校教授等高技术人才纷纷选择创业,加入科技成果转化的伟大征程。可以发现,当下高技术企业的背后都站着一位堪称大牛的创始人。他们大多都是在创业之前就在各自领域进行长久的技术科研,厚积薄发之下,才使得一把把科技利剑在全国各地出鞘。
对于求是光谱来说同样如此。
据赵夏阳介绍,求是光谱的创始人姚治海教授曾任长春理工大学光谱探测科学与技术实验室的主任、博士生导师,长期从事光谱相关技术的研究工作,承担多项国家重点项目。在工作中,姚治海团队一直对传统光谱仪器的笨重与高成本等不便之处深有体会。
2017年,团队在姚治海教授的带领下成立的求是光谱,专门从事新型成像光谱芯片的研发。在对所有可能的技术方案进行摸排之后,团队选择了一条最适合后期量产的工艺,并逐步解决了材料研发、设备改造、产品良率、生产效率等一系列问题,才真正实现了成像光谱芯片的量产,为消费领域大规模应用打下基础。
表面上看,求是光谱是一家成立7年的公司,但它的背后蕴含创始团队近20年的心血积累。
20年厚积薄发下,在2019年求是光谱的第一款光谱芯片成功流片,各项指标均达到设计要求,证明了技术路线的可行性。随后,求是光谱开始与国内外消费电子领域的巨头接触,并将产品推荐给潜在客户,开始了新的商业化之路。
赵夏阳表示,求是光谱的产品是在面向不同的在市场开拓的过程中,不断去深入了解客户需求,然后去做出满足客户需求的产品形态。
最开始,只是开发出具备核心技术的成像光谱芯片,满足手机客户的基本需求;之后在智能家居、工业检测、安防监控等领域的客户接触过程中,才逐步将这一颗小芯片延长至光谱相机、显微镜、甚至是光谱监控等多个产品。
赵夏阳透露,今年以来,求是光谱产品已经在智能手机、家电、农业等领域应用落地。未来还要在应用层面拓展至汽车、安防及医疗领域。
目前,求是光谱已经量产了基于硅基材料的可见光和近红外光谱段的成像光谱芯片,并计划将光谱维度向两端拓展,研发紫外谱段的光谱芯片和中波红外、长波红外谱段的光谱芯片,在其它性能指标方面则继续提高光谱芯片的分辨率和探测能力。
借时代东风
助力光谱技术创新发展
随着产业升级和消费升级的趋势愈发明显,微型光谱仪得到了广泛的应用。而伴随生活品质要求的提高,能够在消费级领域发挥更大作用的光谱检测技术,将是新的增长点。同时,光谱芯片和AI的进展是一个相辅相成的过程。今年以来,AI快速发展带来算法升级,这也让光谱产业的崛起再添助力。
据相关数据显示,预计到2024年,芯片级光谱仪的使用量将达到每年3亿个以上,部分热门领域在2020年-2024年的CAGR(年复合增长率)高达111%。
数据表示,成像光谱芯片正在成为下一个千亿产业。
由于广阔的市场和广泛的应用前景,近几年国内外有不少光谱企业涌现出来。欧洲微电子中心(IMEC)、以色列的Unispectral、国内的海谱纳米、与光科技等。但每家公司基本上用的技术路线都不太一样,大家都在尝试用不同的技术路线去实现光谱成像。
也是基于此,成像光谱芯片并不存在国产化替代的过程。成像光谱芯片不是一个国外已经成熟的技术。所以对于该项技术,全球研发者都是扩荒人,光谱技术第一的宝座正处在“虚位以待,静候卿来”的状态。
赵夏阳表示,如果想成为第一个将技术推到市场的人,就需要下游合作伙伴共同投入研发资源。而求是光谱是幸运的,因为他们已经找到了各行业的头部企业合作。既具有研发能力,也有市场的前瞻性,双方建立一些非常深度的这种合作机制,进而真正把成像光谱芯片落地。
关于求是光谱的未来规划。在技术迭代方面,求是光谱会继续保持在芯片和算法领域的领先性。研发侧重点仍放在光谱成像芯片本身,细分下去做更好的光谱材料、更高的图像分辨率、更高的光谱分辨率等。同时会不断的优化光谱解算和图像还原的算法,赵夏阳表示这是实现芯片效果的另外一个特别重要的支柱。上述是求是光谱在研发上的两个支柱,除此之外也会支持更多的下游客户去开发相关的应用。
商业化的目标则是以智能手机领域作为基石,扩大手机使用的成像光谱芯片的机型。后续会打开更多的手机品牌,服务更多的手机品牌,让更多的消费者能体验到光谱芯片给他们带来的新的功能。同时,探寻智能家居和农业检测领域的第二增长曲线,以及自动驾驶车载芯片和医疗芯片等领域的第三增长点。
在求是光谱期待的未来中,光谱技术将进入人们生活的方方面面,不断造福人类。为了此目标,求是光谱全员都在不断努力探索中,是名副其实的“追光者”。