電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/李彎彎)VCSEL全稱Vertical-cavity Surface-emitting Laser,是垂直腔面發(fā)射激光器,最初用于光通信領域,比如光模塊中,后來開始應用于消費電子領域的3D感測方面,比如人臉識別,2017年蘋果將其用在iPhone人臉識別模組,VCSEL也開始受到消費電子領域的大規(guī)模關(guān)注。
目前來看國外在VCSEL芯片方面還是較為領先,近些年國內(nèi)多家廠商發(fā)展迅速,并且開始逐漸小批量或者批量生產(chǎn),多家VCSEL芯片也得到了資本的較多關(guān)注,比如縱慧芯光、睿熙科技等。
什么是VCSEL?
VCSEL本質(zhì)上是一種半導體激光器,激光器是用來發(fā)射激光的裝置,而半導體激光器則是以半導體材料為工作物質(zhì)發(fā)射激光的器件,根據(jù)激光芯片的結(jié)構(gòu),半導體激光器可分為邊發(fā)射激光器(EEL)和垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。
VCSEL有多方面的優(yōu)點,比如:一是其出射光斑是圓形的,如上圖左側(cè),而EEL的出射光斑是橢圓形的,VCSEL的圓形光斑更易于與光纖耦合,耦合效率比EEL的大很多;二是VCSEL的發(fā)光方向是垂直的,而EEL是從側(cè)面出光,VCSEL垂直出光更適合用來做成二維陣列形式;三是VCSEL閾值電流很小,可以在1~2mA之間的低電流下工作,能耗低。
VCSEL多方面的優(yōu)點,比如出光適合做成二維陣列形式,功耗低等使得其在手機、智能門鎖、掃地機器人等消費電子市場非常被看好,也因此在3D視覺逐漸發(fā)展的過程中,火了一把,縱慧芯光聯(lián)合創(chuàng)始人兼亞太區(qū)CEO陳曉遲近日談到,“在消費電子領域,VCSEL芯片起量以后,市場大概規(guī)模將百億元人民幣?!?br />
國內(nèi)VCSEL芯片廠商進展如何?
但近幾年隨著3D感知技術(shù)及市場發(fā)展,多家VCSEL芯片廠商開始迅速成長,并開始小規(guī)模并規(guī)模量產(chǎn),包括縱慧芯光、睿熙科技、檸檬光子、新亮光子、瑞識科技、華芯半導體、長光華芯等。
縱慧芯光
縱慧芯光成立于2015年,可提供高功率和高速VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)解決方案,設計和制造VCSEL(650nm至1000nm),應用于高速光通信、生物醫(yī)學、工業(yè)、汽車和消費類產(chǎn)品中的光學傳感中。
公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼亞太區(qū)CEO陳曉遲在近日SENSOR CHINA 2020論壇上談到,消費電子領域是公司主攻的市場之一,包括手機、掃地機器人、人臉支付、智能門鎖等應用場景。
縱慧芯光除了已經(jīng)進入華為旗艦級供應鏈,目前在全球范圍內(nèi)擁有大大小小的客戶大概有150家。在面對美國對華為制裁的問題方面,陳曉遲表示,“我們會在合法合規(guī)的情況下給華為供貨,并且也會積極拓展新客戶,讓客戶多元化?!?br />
陳曉遲談到,在手機方面,公司已經(jīng)與安卓陣營中多家廠商進行配合,在非手機領域,比如刷臉支付、智能門鎖領域也在積極探索,事實上,公司今年已經(jīng)有100kk級別的出貨量。
另外,縱慧芯光從去年開始積極布局汽車領域,汽車電子領域真正起量可能還需要三年或者五年時間,但是這個市場起量之后,預計也會有百億元人民幣的市場規(guī)模。
睿熙科技
睿熙科技成立于2017年,專注于VCSEL芯片及衍生產(chǎn)品的研發(fā)及量產(chǎn),2020年9月,公司完成2億元人民幣A+輪融資,將主要用于下一階段芯片的量產(chǎn)以及流片研發(fā)投入。據(jù)官網(wǎng)介紹,公司VCSEL芯片可以滿足消費電子領域每月10kk+供貨能力。
除了消費電子領域,睿熙科技也在積極拓展數(shù)據(jù)通信領域和車載領域,據(jù)介紹,在數(shù)據(jù)通信領域,25G數(shù)通產(chǎn)品現(xiàn)階段已經(jīng)進入量產(chǎn)階段,在車載領域,產(chǎn)品能量轉(zhuǎn)換效率可達35%+,功率在1000W,已于全球最大車載鏡頭供應商合作。
檸檬光子
檸檬光子成立于2018年,主攻高性能半導體激光芯片及其模組和光引擎,包括VCSEL垂直腔面發(fā)射激光器 、EEL邊發(fā)射激光器等產(chǎn)品,可應用于3D傳感、AR/VR、機器人、激光雷達、消費電子、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等領域。
2020年4月,檸檬光子推出了領先業(yè)界的高性能大功率808 nm和850 nm VCSEL芯片系列產(chǎn)品。據(jù)介紹,該系列產(chǎn)品具有高效率、高可靠性和優(yōu)異的高溫性能等特點,可應用于三維傳感、激光雷達、泵浦、安防、醫(yī)療等紅外照明等領域。
檸檬光子該系列VCSEL產(chǎn)品適于大規(guī)模量產(chǎn),完全采用6英寸外延及流片,有極為精減的加工流程,并已在多家國內(nèi)外成熟的6英寸芯片代工廠得到驗證。同時,該產(chǎn)品具有優(yōu)異的可靠性,已通過50°C熱沉溫度下2000h以上連續(xù)出光的加速老化壽命測試。
新亮光子
新亮光子成立于2006年,是新亮智能集團旗下的全資子公司,專業(yè)從事VCSEL芯片及其它光芯片的研發(fā)制造和銷售,公司致力于人工智能和物聯(lián)網(wǎng)領域,為消費類電子,工業(yè)應用,車載/航空、光通信等領域提供核心的VCSEL芯片等光子器件。
2020年9月,新亮光子發(fā)布了多結(jié)(Multijunction)VCSEL芯片,單孔光功率高達30mW;斜率效率(SE)2.2W/A;能夠在-40至+105°工作;發(fā)光面積更小,易于準直。Multijunction VCSEL有助于車載激光雷達、人臉識別、機器視覺產(chǎn)品的更小型化。
今年早些時候,新亮光子還推出了高性能、高可靠性的940nm VCSEL系列產(chǎn)品。新亮光子擁有國際同步的6吋VCSEL芯片量產(chǎn)線,打造了以VCSEL為核心的光子芯片及COB模組的IDM模式,是全球較為知名的VCSEL產(chǎn)品及方案供應商。
瑞識科技
瑞識科技是一家源自硅谷的高科技公司,由美國海歸博士團隊創(chuàng)建。公司致力于半導體光學領域,為人工智能、身份識別、3D視覺、輔助駕駛、安防監(jiān)控、特種照明、智慧物流、健康監(jiān)測等行業(yè)客戶提供行業(yè)領先的光源產(chǎn)品和具有競爭力的光學解決方案。
瑞識科技核心技術(shù)包括光芯片設計,光學透鏡集成,器件級集成封裝,數(shù)理建模,光電系統(tǒng)整合優(yōu)化等。公司的VCSEL外延及芯片設計已經(jīng)完成數(shù)百片6寸晶圓的量產(chǎn)驗證。公司產(chǎn)品涵蓋不同波長包括850nm,940nm,光功率從幾毫瓦到數(shù)瓦的完整系列,可供3D結(jié)構(gòu)光,接近傳感、紅外泛光源以及3D TOF感應等不同場景中的應用。
瑞識科技今年8月份推出的業(yè)內(nèi)首款發(fā)散角在10-15°的超窄光單孔VCSEL芯片,具備更小發(fā)散角,為解決接近傳感模塊內(nèi)部信號串擾問題,創(chuàng)新提供芯片級解決方案,目前已開始送樣。
威科賽樂
威科賽樂微電子股份有限公司成立于2018年1月,是由廣東先導集團與重慶萬林投資公司共同出資打造,致力于半導體材料、晶圓、激光器芯片的研發(fā)、制造及銷售,一期投資13億元,總占地面積75畝。
據(jù)官網(wǎng)介紹,公司專注創(chuàng)新,通過資源整合、技術(shù)革新,實現(xiàn)了年產(chǎn)250萬片砷化鎵、磷化銦等襯底材料與年產(chǎn)高端激光器芯片20億顆的生產(chǎn)能力,投產(chǎn)后將徹底改變國內(nèi)應用于智能手機、無人駕駛等領域的3D感測和激光雷達芯片嚴重依賴進口的困局。
2020年5月,由威科賽樂公司生產(chǎn)的首顆擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的3D感測VCSEL芯片在萬州下線。目前公司芯片生產(chǎn)線已進入工藝優(yōu)化階段,預計下半年進行小批量投產(chǎn)。
華芯半導體
華芯半導體科技有限公司位于泰州市姜堰區(qū)現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)園,投資已超5億元,占地面積90余畝,建筑面積50000平米。公司主要產(chǎn)品為高亮度LED、藍綠光半導體激光管、垂直腔面發(fā)射(VCSEL)光子芯片、DFB光子芯片、EML光子芯片以及高亮度半導體激光芯片等。產(chǎn)品主要應用于激光顯示、激光照明、激光電視、光纖通訊、數(shù)據(jù)中心、云計算、超算等領域。
華芯半導體近期接受媒體采訪的時候表示,公司2017年3月宣布其自主開發(fā)的25GVCSEL芯片已通過客戶測試,一時間引起全行業(yè)高度關(guān)注。到目前為止,華芯半導體已經(jīng)為業(yè)界提供了包括850nm6G/10G/25GVCSEL外延片和芯片,940nm5mW~4WVCSEL芯片及外延片,藍光外延片和芯片等系列解決方案,完全滿足數(shù)據(jù)通信、3D感測及測距、激光雷達等應用的要求。
長光華芯
長光華芯主要致力于高功率半導體激光器芯片、高效率半導體激光雷達3D傳感芯片、高速光通信半導體激光芯片及相關(guān)光電器件和應用系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)和銷售。產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)激光器泵浦、激光先進制造裝備、生物醫(yī)學及美容、高速光通信、機器視覺與傳感等。
目前,長光華芯的VCSEL已經(jīng)推出距離傳感器、結(jié)構(gòu)光(SL)、飛行時間(ToF)三大類產(chǎn)品,標準產(chǎn)品的波長包含808 nm、850 nm、940 nm。這些產(chǎn)品可廣泛應用于距離傳感、人臉識別、手機3D傳感、機器人、汽車激光雷達、光通訊、原子鐘、安防照明等領域。
除了上述企業(yè),已經(jīng)量產(chǎn)VCSEL芯片的廠商還有光迅科技、海特高新、仟目激光,此前就有報道稱,光迅科技的25G VCSEL芯片已通過部分客戶驗證,逐步進入量產(chǎn)階段,今年6月份表示,光迅科技表示,公司25G VCSEL芯片的良率在逐步提高,生產(chǎn)和研發(fā)過程自主可控。
海特高新子公司海威華芯開發(fā)了砷化鎵IPD、PPA15、VCSEL、氮化鎵NPA25等制程產(chǎn)品,在基站射頻氮化鎵、充電硅基氮化鎵、3D感知VCSEL砷化鎵等核心產(chǎn)品進入小批量量產(chǎn)階段。海特高新今年3月份表示,公司VCSEL芯片廣泛應用于人臉識別、測距、激光雷達、3D感知等諸多領域,在消費電子領域有廣闊的應用,
2017年11月成立于武漢的仟目激光,主要產(chǎn)品為VCSEL、DFB、窄線寬激光器、工業(yè)大功率激光器等多種類型,在消費電子、自動駕駛、光纖通信以及工業(yè)切割等領域均有廣泛應用。公司2019年12年就成功量產(chǎn)了6寸晶圓25GVCSEL芯片,應用于數(shù)據(jù)中心、消費電子中。
可以預見,未來在3D傳感、5G通信等多領域的需求推動下,及各廠商的研發(fā)投入及經(jīng)驗積累下,國內(nèi)VCSEL芯片將會取得長足發(fā)展。
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