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厚积薄发-仟目激光发布三维传感VCSEL及DFB边发射芯片
2018-10-31 20:21:39   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

仟目激光的产品线主要布局用于3D传感的大功率VCSEL芯片和大功率DFB芯片。经过工程师朝乾夕惕、夙兴夜寐,仟目激光于半年前即实现6英寸大功率VCSEL阵列的成功流片。目前通过多轮工艺的改进,器件性能和可靠性已经达到国际领先标准,VCSEL已进入量产阶段。

据麦姆斯咨询报道,随着带有面部识别(Face ID)功能的iPhone X发布,引领了3D传感浪潮,近一年来国内外涌现出了一批基于VCSEL芯片设计、模组、算法、方案等相关的供应商。其中有一家实力雄厚,厚积薄发的公司:武汉仟目激光有限公司。仟目激光的产品线主要布局用于3D传感的大功率VCSEL芯片和大功率DFB芯片。经过工程师朝乾夕惕、夙兴夜寐,仟目激光于半年前即实现6英寸大功率VCSEL阵列的成功流片。目前通过多轮工艺的改进,器件性能和可靠性已经达到国际领先标准,VCSEL已进入量产阶段。大功率DFB芯片也已完成样品流片,具有优异性能。

仟目激光的主要产品VCSEL是Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers(垂直腔面发射激光器)的英文缩写,是一种半导体激光二极管。不同于传统的LED及边缘发射激光器,VCSEL能够从晶圆表面垂直发射高效的激光,并且可以做到精准的二维排列。由于其输出光场为圆形光斑,较小的发散角,便于光束在模组中整合。其高效的光电转化、高调制速率、低成本优势,使其成为最为广泛使用的半导体激光器之一。目前用于3D传感主要有结构光和光飞行时间(Time of flight,TOF)两种方案,均要用到VCSEL芯片作为光源。

仟目激光具有强大的研发和市场阵容,核心团队由业界有丰富经验的人员组成。仟目激光为消费者提供了更大的输出功率及更稳定的长期可靠性。研发总监杨旭博士介绍道:这些优秀的性能来源于仟目激光的工程师对设计、外延、工艺、封装等环节的把控,对各个环节上细节的设计和把控,使得器件的良率、可靠性均达到业内顶尖。杨旭博士,毕业于清华大学,在美国博士期间从事新型VCSEL研究,在现有的VCSEL的光功率、热阻、小尺寸等性能上获得重大突破[1-3],师从的导师Dr. Dennis Deppe正是目前广泛采用的氧化物VCSEL方案的发明人[4]。杨博士拥有深厚的物理理论基础,以及专注于VCSEL的逾八年的研发经验。未来3D传感行业的光明前景和巨大商机把杨博士和一批资深的行业专家聚集在一起。此外,仟目激光在市场、财务方面也拥有资深的专业人士,为公司高效运营奠定了基础。

VCSEL已经在通信行业中使用超过20年,主要服务于短距高速数据通信。目前,由于消费电子市场的迅速扩张,VCSEL正在大规模的进入面部识别、无触摸传感、手势识别等领域。具体到采用结构光(Structure Light)方案的移动设备领域,它是由VCSEL芯片来发射数万个红外光点,随后由红外镜头捕捉面部的红外线点阵,从而生成带有深度信息的三维图像。相较于传统的2D人脸识别,VCSEL的识别方式,使其无法被照片或视频所欺骗。同时在红外线识别逻辑下,VCSEL的工作可以完全不依赖自然光,在黑暗中完成精确识别。通过数万个光点在面部的分布,可以精准反应每个局部所特有的细节,即使化妆,甚至部分脸部被遮挡,剩下匹配的部分依旧可以被识别。

仟目激光2.5W芯片LIV曲线(左),以及6英寸晶圆上2.5W芯片的PCE分布(右)

图1 仟目激光2.5W芯片LIV曲线(左),以及6英寸晶圆上2.5W芯片的PCE分布(右)

作为一家VCSEL研发及制造的企业,仟目激光已经布局了完整的芯片供应链,包括外延、工艺、器件测试、可靠性验证,均采用国际顶尖的供应商。目前主要提供1.5W/2.5W/4W/8W光功率的940nm VCSEL阵列、以及940nm VCSEL单颗器件。同时提供尺寸3532/3535的氮化铝/铜基底的引线框架型封装,可保证在成本可控的前提下,具有优异的光学、导热性能。根据实际注入电流的水平,光功率可以在标称范围内调节。同时仟目激光也接受客户的定制化,以获得更大的光功率以及满足客户对阵列图案的要求。

在VCSEL领域的专注,保证了仟目激光产品的优秀特性。经过晶圆量级的测试,在15℃和50℃的工作环境中,仟目激光的整片晶圆中所有芯片的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)均在40%左右,处于行业领先。更高的光电转化效率,不仅意味着更少的电能损耗,同时意味着产生的热能更低,使器件在工作状态下具有更高的寿命。仟目激光不仅拥有充足的已有产品量产能力,而且具有持续研发的能力。在量产已有产品的基础上,亦可以为客户提供定制化产品,可以根据客户要求调整发光点的数目和排列,以满足不同客户对光功率、波长范围、出光角度、封装的不同要求。

对于下一代TOF,大功率边发射DFB芯片和相应的模组有可能被选用,目前世界范围内的领先手机厂商都在积极地进行相应的研发。 仟目激光在大功率DFB上有着成熟的经验和世界领先的技术优势,也是国内唯一拥有镓砷材料8xx-nm 和9xx-nm高功率DFB激光技术并进行产品化的公司。

仟目激光大功率DFB激光器LIV和光谱

图2 仟目激光大功率DFB激光器LIV和光谱

“诚者,天之道,诚之者,人之道。诚者,不勉而中,不思而得。”仟目激光全体上下怀着多年的技术积累,用着十二分的诚意,勤勉地做芯片,努力地思考,方才能在成立不到一年时间里,取得性能优异的产品和资本市场的认可。人一能之己百之,人十能之己千之,桃李不言下自成蹊,仟目激光相信,芯片优异的性能就是最好的宣传和代言,相信唯有抱此信念用心做企业,虽愚必明,虽柔必强,在滚滚大浪过后,坚持真心,方能得到市场最终的认可。

参考文献:

[1] Yang, X., et al. "Small oxide-free vertical-cavity surface-emitting lasers with high efficiency and high power." Electronics Letters 50.24 (2014): 1864-1866.

[2] Yang, X., et al. "Oxide-free vertical-cavity surface-emitting lasers with low junction temperature and high drive level." Electronics Letters 50, no. 20 (2014): 1474-1475.

[3] Yang, X. et al, 2014, June. 50% power conversion efficiency on a non-oxide VCSEL. In Lasers and Electro-Optics (CLEO), 2014 Conference on (pp. 1-2). IEEE.

[4] D. G. Deppe, et al. Applied Physics Letters 65, No. 1 (1994): 97-99.

延伸阅读:

《红外LED和激光二极管:技术、应用和产业趋势》

《VCSEL技术、产业和市场趋势》

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