長光華芯：用“芯”，推動VCSEL產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展
發(fā)布時間：2021-11-05
下一個十年，3D傳感結(jié)合5G，人類生活進(jìn)入“AI+AR”黃金時代，而無論是汽車激光雷達(dá)還是智能消費3D視覺終端，VCSEL必將成為下一波科技主流的必需光源。
VCSEL，3D傳感&激光雷達(dá)核心器件
2017年，隨著iPhone X的發(fā)布，3D人臉識別技術(shù)驚艷世人，也讓VCSEL從原本的工業(yè)應(yīng)用市場轉(zhuǎn)向商業(yè)與消費類市場，表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
近幾年，數(shù)據(jù)通信和激光雷達(dá)、傳感應(yīng)用興起，為VCSEL帶來了第二波重大機遇。未來，將在工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、信息化、人工智能等方面大放異彩。在3D傳感方面，如智能門鎖、手機、屏下指紋、刷臉支付等方面的應(yīng)用空間廣闊；在激光雷達(dá)方面，有汽車激光雷達(dá)、商用機器人、工業(yè)機器人、無人機距離探測、空間遙感等領(lǐng)域的應(yīng)用，此外在醫(yī)美、照明、安防、接近傳感、工業(yè)視覺等方面，VCSEL都發(fā)揮了不可替代的作用。
作為3D傳感和激光雷達(dá)系統(tǒng)的核心器件，VCSEL產(chǎn)業(yè)前景廣闊，未來無限可能。
什么是3D成像和激光雷達(dá)測距？
3D立體成像是一種超級智能眼睛，能夠記錄立體信息并在圖像中顯示的照相機，能夠記錄的額外增量信息包括：物體縱向尺寸、縱向位置以及縱向移動軌跡等等。
基于VCSEL的3D成像超越了傳統(tǒng)立體視覺方案，主要包括結(jié)構(gòu)光和飛行時間（ToF）方案及其混合應(yīng)用。
iPhone X用的是以散斑結(jié)構(gòu)光為基礎(chǔ)原理的3D結(jié)構(gòu)光(structure light 簡稱SL)，通過投射已知的光點圖案，將捕捉到的光點圖像失真轉(zhuǎn)化為被攝物體的3D信息。它所發(fā)射的衍射光斑在一定距離外能量密度會降低，不適用遠(yuǎn)距離的深度信息采集。
飛行時間（Time of Flight，簡稱 ToF），又叫做激光雷達(dá)（LiDAR）測距，依賴測量激光脈沖到物體之間的往返時間或相位差來構(gòu)建場景或物體的3D圖像，它發(fā)射的光線是均勻的面光源，在長距離下也不會產(chǎn)生大量的衰減，工作距離遠(yuǎn)超 3D 結(jié)構(gòu)光。
圖片來源自網(wǎng)絡(luò)
結(jié)構(gòu)光和ToF方案都需要在寬泛的工作條件下（包括峰值光功率和脈沖參數(shù)等）利用VCSEL照射目標(biāo)場景。
什么是VCSEL？它為什么這么火？
VCSEL(Vertical-cavtiy surface-emitting laser)，即垂直腔面發(fā)射激光器，其激光垂直于頂面射出，與激光由邊緣射出的邊射型激光（EEL）有所不同。
相比于EEL，VCSEL具有多個明顯優(yōu)勢
l 發(fā)光垂直襯底方向；
l 易于二維集成構(gòu)建激光陣列；
l 圓形光斑易于實現(xiàn)與光纖的有效耦合；
l 可以實現(xiàn)高速調(diào)制，能夠應(yīng)用于長距離、高速率的光纖通信系統(tǒng)；
l 有源區(qū)尺寸極小，可實現(xiàn)高封裝密度和低閾值電流；
l 激光波長的溫度依賴性很低；
l 晶圓級制造工藝；
l 適合大規(guī)模生產(chǎn)制造。
長光華芯，領(lǐng)先的VCSEL研發(fā)和制造商
長光華芯致力于高性能VCSEL芯片的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，先后攻克器件設(shè)計、外延生長、芯片制造等多項技術(shù)。實現(xiàn)了6吋VCSEL產(chǎn)線的高良率生產(chǎn)。
在器件設(shè)計方面，長光華芯先后攻克了增益光場與載流子耦合分布技術(shù)、低損耗器件摻雜設(shè)計技術(shù)、高質(zhì)量應(yīng)變量子阱及多結(jié)應(yīng)力補償技術(shù)，提升了器件增益，降低了器件損耗。
在外延技術(shù)方面，突破了高性能VCSEL外延生長的核心關(guān)鍵技術(shù)：高準(zhǔn)確度的厚度及組分DBR的生長、腔膜對準(zhǔn)技術(shù)、高性能隧道結(jié)摻雜技術(shù)、高增益應(yīng)力量子阱生長技術(shù)。通過技術(shù)攻關(guān)，產(chǎn)品性能得到大幅提升。同時導(dǎo)入了行業(yè)內(nèi)最新一代的先進(jìn)外延設(shè)備。
在芯片制造方面，攻克了應(yīng)力平衡技術(shù)、低損傷Mesa刻蝕技術(shù)、低應(yīng)力濕法氧化工藝以及高良率薄片等多項工藝。同時量產(chǎn)管控質(zhì)量體系嚴(yán)格按照業(yè)界一流標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，實現(xiàn)高產(chǎn)能、高良率的生產(chǎn)制造，在提升性能的同時把成本優(yōu)勢發(fā)揮出來。
VCSEL關(guān)鍵制造工藝
長光華芯是國內(nèi)首家具備VCSEL芯片量產(chǎn)化制造能力的IDM公司，一以貫之對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝制程保持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，用于智能手機攝像頭3D傳感的VCSEL產(chǎn)品已經(jīng)通過了可靠性、效率、良率、壽命等多方面嚴(yán)苛的驗證，實現(xiàn)消費級3D傳感VCSEL的規(guī)模化量產(chǎn)。
長光華芯VCSEL產(chǎn)品
長光華芯擁有結(jié)構(gòu)光VCSEL芯片、飛行時間VCSEL芯片以及距離傳感器VCSEL芯片三類，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品波長包含808 nm、850 nm、940 nm。
3D傳感VCSEL芯片方面已完成行業(yè)主流前沿方向技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用和客戶的開拓儲備。
3D感測用VCSEL芯片
在多結(jié)VCSEL方面，我們進(jìn)行了外延結(jié)構(gòu)優(yōu)化，長光華芯可以基于用戶需求，對多結(jié)VCSEL器件在閾值、效率、最佳工作點等各方面優(yōu)化，自主地進(jìn)行設(shè)計調(diào)節(jié)。
多結(jié)VCSEL芯片
在激光雷達(dá)發(fā)射端芯片方面，我們專注于高功率、高能量密度VCSEL的芯片開發(fā)。
激光雷達(dá)用VCSEL芯片
當(dāng)前，國內(nèi)市場對VCSEL的關(guān)注度持續(xù)攀升，在各行各業(yè)的應(yīng)用滲透越來越強，市場細(xì)分更加明顯，資本推手愈發(fā)強勁、全國產(chǎn)化勢不可擋。長光華芯始終以實現(xiàn)VCSEL芯片設(shè)計、生產(chǎn)、封裝和測試的全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化為己任，致力于為行業(yè)發(fā)展提供更優(yōu)質(zhì)的VCSEL產(chǎn)品。
未來，長光華芯會把VCSEL產(chǎn)品作為公司戰(zhàn)略級別產(chǎn)品持續(xù)投入，以市場為導(dǎo)向，以客戶為中心，充分發(fā)揮IDM公司優(yōu)勢，與眾多合作伙伴一起，為VCSEL應(yīng)用開拓更大的發(fā)展空間。
來源：長光華芯
