纵慧芯光：消费类VCSEL量产落地，车规级VCSEL准备就绪
2020-10-12 20:30:22   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

2020年9月10日和9月24日，麦姆斯咨询在深圳和上海两地主办了『第二十九届“微言大义”研讨会：激光雷达技术及应用』和『第三十届“微言大义”研讨会：3D视觉技术与应用』，纵慧芯光联合创始人兼首席产品官Ryan博士、联合创始人兼亚太区首席执行官陈晓迟博士分别发表了精彩演讲，介绍了纵慧芯光面向消费类3D传感应用和汽车激光雷达所开发的VCSEL产品进展情况。

消费类VCSEL：产品可靠性世界领先，量产稳定

纵慧芯光联合创始人兼亚太区CEO陈晓迟博士在『第三十届“微言大义”研讨会：3D视觉技术与应用』发表精彩演讲

VCSEL拥有非常广泛的应用领域，从“物联网、医疗器材、通讯的B2B模式”到“智能手机、车载应用、虚拟现实（VR）&增强现实（AR）的B2C模式”。近些年，VCSEL走入大众视野，归功于VCSEL在智能手机3D摄像头中的应用。根据最新行业研究数据显示，未来五年智能手机前置3D摄像头的渗透率平均每年增长2%~3%（绝对值）；后置3D摄像头增长率非常快，平均每年约5%~6%（绝对值）。在『第三十届“微言大义”研讨会：3D视觉技术与应用』上，陈晓迟博士分析到“到2025年，假设每年智能手机的出货量为10亿部，大约有2.5亿部会配置前置3D摄像头，近5亿部会配置后置3D摄像头，这对VCSEL需求量是巨大的！”

纵慧芯光因进入中国头部智能手机厂商供应链而广受关注。据第三方咨询公司发布的数据显示，2019年在智能手机3D ToF摄像头的VCSEL厂商中，纵慧芯光已经占据了全球32.6%的市场份额，位列第二。据陈晓迟博士介绍，纵慧芯光在全球的客户已经超过150家，主要来于消费类3D传感应用。而汽车电子领域的客户已经成为纵慧芯光第二大客户群体，纵慧芯光从2019年下半年开始聚焦汽车激光雷达领域。

面向消费类应用，纵慧芯光现有VCSEL产品的波长主要有850 nm和940 nm，功率范围从五毫瓦到瓦级别，最高功率超过10瓦。针对不同应用，纵慧芯光提供不同功率和不同排列方式的VCSEL产品，比如：为iToF（间接飞行时间）视觉方案提供规则阵列，为接近传感器提供单点形态，为随机或者分区阵列TX方案提供定制化排列方式。

纵慧芯光面向消费类应用已推出的VCSEL产品

陈晓迟博士重点向观众展示了纵慧芯光消费类VCESL产品的可靠性水平和量产保障能力。

（1）世界领先的产品可靠性。纵慧芯光的2 W、940 nm单结VCSEL产品，在75℃下PCE为40%，105℃时超过30%，PCE在较宽温度范围（-40 ~ 105℃）表现优秀。其中，这颗产品的加速老化测试结果超过2600小时，等效于全天24小时工作的条件下持续发光24年（也等效于每天8小时工作，寿命达72年），这已远远超出客户对寿命的要求，足以满足车规级要求。

纵慧芯光单结2W VCSEL的可靠性表现非常优秀

（2）量产保障能力用数据说话。陈晓迟博士表示“有了令人满意的可靠性性能之后，我们关注的是如何大规模地生产这颗芯片，即芯片的可量产性。纵慧芯光虽然是一家初创公司，但一直秉承‘以量产为目标’的理念，从项目立项开始，就严格按照新产品导入流程，保障每一阶段的稳健输出，最终达到可量产的目标。”陈晓迟博士展示了纵慧芯光在过去一段时间积累的2000片6英寸外延晶圆波长的分布图，可以看出波长的波动范围控制在± 5 nm内。此外，纵慧芯光在外延代工厂拥有每月超1500片的产能，在常州建有自有外延产线，外延产能每月超过1000片。

纵慧芯光的最新2000片6英寸外延晶圆波长分布图

汽车类VCSEL：车规级量产就绪，性能卓越

随着VCSEL在消费电子、智能手机的应用成熟，越来越多的客户根据应用端需求对VCSEL提出了更高的要求，如更高的可靠性、更低的成本、更高的功率密度。上述需求在远距离3D传感应用中的呼声更为强烈，比如智能手机后置3D摄像头和汽车激光雷达。业界对此有较为统一的认知——VCESL从单结向多结发展。纵慧芯光已经提前布局了下一代VCSEL产品：多结VCSEL，并可实现分区点亮。相比单结VCSEL，多结VCSEL将多个PN偏置结在垂直方向上串联，能输出更高的峰值功率，并提供更佳的信噪比，所需驱动电流更小，有助于降低整个系统的功耗。在相同光功率需求下可减小芯片尺寸，因此相比单结VCSEL优势明显，从而成为未来汽车激光雷达光源的最佳选择。

『第二十九届“微言大义”研讨会：激光雷达技术及应用』会场现场

在『第二十九届“微言大义”研讨会：激光雷达技术及应用』上，Ryan向在场观众详细展示了纵慧芯光为汽车激光雷达开发的第一代多结VCSEL的性能表现，各项指标均可满足汽车激光雷达的要求：

（1）LIV性能：在相同的电流下，三结VCSEL可以实现8.2 W的光功率输出，单结VCSEL只有3 W，同时三结VCSEL在室温下PCE高达53.7%，达到全球领先水平。

（2）短脉冲下的温度稳定性：工作在85℃时输出光功率相比25℃相差小于10%，充分证明了三结VCSEL的温度稳定性非常好，可满足长距离激光雷达高温环境下的工作要求。

（3）远场发散角：随着驱动电流的增加，多结VCSEL发散角度变化较小，形状从“甜甜圈”形状慢慢变成单峰形状。

（4）可靠性：1000小时加速老化测试结果表明无任何衰减，等效于产品寿命超过15年。

（5）车规认证：纵慧芯光VCSEL产品已通过AEC-Q102车规级认证，能够满足车规要求。

LIV特性对比：单结VCSEL vs. 三结VCSEL

目前，纵慧芯光主要为汽车激光雷达提供两种VCSEL光源解决方案：（1）多颗VCSEL集成封装在一起，从而提高最终的输出功率；（2）分区点亮VCSEL方案，包括850 nm波段和940 nm波段、单结和多结技术。

纵慧芯光虽然成立不足五年，在消费类3D传感应用已经取得了骄人成绩，车规级VCSEL已准备就绪。凭借积极布局下一代VCSEL技术的远见、卓越的前沿技术研发能力，以及一次性保障产品量产落地的实力，纵慧芯光赢得了两场研讨会观众的关注和认可！