フィンランドの Vexlum CEO 兼 CTO の Jussi-Pekka Penttinen 氏にとって、企業がスタートアップからスケールアップに移行したかどうかを判断する簡単な方法は、工場にサウナがあるかどうかだそうです。
「私たちはそうしています。ですから、私たちは今、自分たちを本物の会社だと考えています。」
半導体について考えるとき、人々は通常シリコンチップを思い浮かべます。しかし、Vexlum は、レーザー、太陽電池、検出器に不可欠な III-V 族半導体を専門としています。
量子コンピューティングや原子時計などのテクノロジーのスケールアップは、現在、正確な波長の小型でコスト効率の高い高出力レーザー源の入手が限られているために制約されています。
Vexlum 独自のレーザーはこのボトルネックに対処し、これらのシステムの産業展開を可能にします。 Vexlum は、20 年以上にわたるレーザーと半導体の研究の成果です。
同社が VECSEL と呼ぶ中核技術は、2005 年にタンペレのオプトエレクトロニクス研究センター (ORC) で開始されました。
当初、チームは宇宙のナトリウムガイド星用の黄色レーザーから皮膚科まで、特定の波長が高精度で血管をターゲットにできる幅広い用途を開発していました。ペンティネン氏は 2010 年に研究グループに加わりましたが、重要な転機は 2012 年にコロラド州ボルダーにある国立標準技術研究所 (NIST) の研究者が同社にアプローチしたときに起こりました。
ペンティネンは次のように説明した。
「彼らは私たちの出版物を見て、量子アプリケーション、特にイオントラップ用のレーザーに苦労していました。当時、私たちは投影用の高出力赤色レーザーを開発していましたが、それを量子用途に合わせて調整し始めました。
私たちは一緒に、これらのレーザーが高出力、可視波長、優れたビーム品質、および非常に低いノイズという量子システムに最適であることを認識しました。
それが 2017 年の Vexlum のスピンアウトにつながり、私は共同創設者の一人になりました。」
量子時代のボトルネックに対処する
Vexlum の半導体ベースの垂直外部共振器面発光レーザー (VECSEL) テクノロジーは、ハイテク産業における重大なボトルネック、つまり正確な波長のコンパクトでコスト効率の高い高出力レーザー源の不足に対処します。
原子時計や量子コンピューター、さらには次世代の半導体計測や自由空間光通信などのアプリケーションはすべてレーザーに大きく依存しています。
現在、Vexum は年間約 200 台のレーザーを生産しています。プロセスの重要なステップである半導体製造は、これまでタンペレ大学からレンタルした装置に依存していましたが、現在同社は独自の製造施設を建設しており、これは規模の次の段階をサポートするために不可欠な動きです。
これにより同社は、量子、半導体、宇宙分野の需要を満たすために、小規模な生産を超えて産業規模の生産能力に移行しています。
「私たちはすでにエピタキシー炉を受け取っており、クリーンルームは数か月以内に完成するはずです。目標は、今年中に完全なファブを稼働させることです」とペンティネン氏は語った。
レーザーはどうやって作るのですか？
レーザーの製造は、基板上で原子ごとに半導体層を成長させることから始まる、多段階の高度に制御されたプロセスです。 Vexlum は、分子線エピタキシーを使用して反応炉内でウェーハを「成長」させ、原子スケールで効果的に 3D プリンティングを行います。ガリウムヒ素、リン化インジウム、アンチモン化ガリウムなどのこれらの III-V 族半導体材料は、1 時間あたり約 1 ミクロンの速度で堆積します。これは、ひげが生える速度とほぼ同じです。
単一の構造の成長には約 1 日かかりますが、開発には複雑さに応じて数週間、場合によっては数年かかる場合があります。
ウェーハの準備が整うと、専用のクリーンルームで数週間かけてチップに加工され、その後さらに数週間かけて最終的なレーザー システムを組み立てます。
「合計すると、約 1 か月で新しい波長を生成できます。その柔軟性が当社にとって重要な利点です」とペンティネン氏は述べています。
完成した品質管理されたチップは、特定の波長の光を生成するレーザー システムに統合されます。
Vexlum は、チップ製造から最終的なシステム組み立てに至るまで、この垂直統合プロセスを所有および運用することで、バリュー チェーン全体を厳密に管理し、顧客の要件により正確に対応できます。
ニッチな始まりから量子システムにおける多波長の需要まで
現在の量子コンピューティングに関する誇大宣伝を考慮すると、私はベクスラムのレーザーに対する最も強い商業需要について興味を持っていました。
ペンティネン氏は、興味深いことに、彼らがベクスラムをスピンアウトしたとき、誇大広告はまったくなかったと説明しました。「人々は、市場がニッチすぎるとさえ言いました。」
しかし、「ニッチすぎる」研究プロジェクトとして始まったこのプロジェクトは、現在、開発中のいくつかの最先端技術の基礎となりつつあります。
現在、特にイオントラップや中性原子システムなどの分野で需要が高まっています。重要なことは、これらのシステムには異なる波長の複数のレーザーが必要であるということです。
「たとえば、単一の量子セットアップには 6 つの異なる波長が必要になる場合があります。そこが当社の技術が優れている点です。当社は高出力かつ低ノイズで複数の波長を提供できます。これはまさにこれらのアプリケーションが必要とするものです」とペンティネン氏は述べました。
半導体から宇宙までのレガシーレーザー市場をターゲットに
現在、Vexlum の顧客は研究機関または民間企業ですが、商用量子企業でさえまだ大部分が研究開発段階にあります。
「彼らは野心的なロードマップを持っていますが、現実には、ほとんどのシステムは大規模に導入されるのではなく、まだ開発中です」とペンティネン氏は語った。
しかし、同社は量子の枠を超えて、UV波長の開発能力を含む半導体製造や、古いレーザー技術が依然として広く使用されている計測などの分野に目を向けている。
Penttinen 氏、Vexlum 氏によると、レーザーは従来の製品よりもノイズの低減やビーム品質の向上など、より優れたパフォーマンスを提供し、エネルギー効率もはるかに優れています。
「場合によっては、既存のシステムはサウナと同じくらいの電力を消費します。これはフィンランドでは有益な基準点です。したがって、アップグレードする明確なインセンティブがあります。」
同社はまた、欧州宇宙機関と協力して、より複雑で高価な従来のソリューションを置き換えることができる宇宙用途向けのレーザー システムにも取り組んでいます。
Vexlum の 1,000 万ユーロの資金調達で北欧のフォトニクスが勢いを増す
同社は2月に1000万ユーロを調達し、北欧のフォトニクス企業としてはこれまでで最大のシードラウンドとなった。
これには、Kvanted が主導し、フィンランド国有企業 Tesi (Finnish Industry Investment Ltd) と EIC Fund の参加による 600 万ユーロの株式投資、EIC Accelerator からの 240 万ユーロの助成金、および Nordea からの 160 万ユーロの融資が含まれています。
スウェーデンには 200 社以上のフォトニクス企業があり、そのうち 80 社以上がフィンランドにあり、この地域の光および半導体技術における地味ながら重要な深さを浮き彫りにしています。
特に北欧は、数十年にわたる学術研究、専門機関、大学と産業界の緊密な連携を通じて、フォトニクスの強力な基盤を構築してきました。
ペンティネン氏によると、タンペレ、そしてより広範なヨーロッパには、この分野で強力な専門知識があるという。
「ここには知識と才能が本当に集中しているので、私たちは製造を地元で拡大しているのです。」
そして、Vexlum 社の精密レーザーへの賭けは、その技術的優位性を拡張可能な生産に変えるという点で、適切なタイミングで行われました。
リード画像: ベクスラム。