光子集成電路+III-V族半導體，紅外探測器前景廣闊

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，VIGO Photonics（簡稱：VIGO）是一家成立于1987年的波蘭公司，專門生產(chǎn)中波紅外（MWIR）和長波紅外（LWIR）探測器和模塊。隨著傳感器技術(shù)在大數(shù)據(jù)驅(qū)動的世界中變得越來越重要，光子學也順勢而為。VIGO看到了紅外傳感器市場快速增長的潛力以及擴大生產(chǎn)規(guī)模的需要，集成光子學是實現(xiàn)這一目標的關鍵一步。

2020年，VIGO在臺灣地區(qū)設立辦事處，標志著其首次立足亞洲市場，該市場占公司2022年營收的19%。在SEMICON Taiwan 2023上，VIGO參加了由波蘭投資和貿(mào)易局、波蘭發(fā)展基金、工業(yè)發(fā)展局和烏卡西耶威切研究聯(lián)盟（?ukasiewicz Research Network）聯(lián)合組織的波蘭國家館。

VIGO預計，在氣體分析、空氣質(zhì)量檢測、有害物質(zhì)檢測和激光探測等主要應用的推動下，2020年至2030年期間，光子紅外傳感器市場的復合年增長率（CAGR）約為20%，從3.05億美元增至9.69億美元。同時，VIGO看到了中紅外傳感器找到更多商業(yè)應用的潛力，使得光子集成電路（PIC）的發(fā)展成為必要的方向。

VIGO首席執(zhí)行官Adam Piotrowski在SEMICON Taiwan 2023展會期間表示：“新冠肺炎（Covid-19）大流行之后，我們看到智能手表、智能手機、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和可穿戴傳感器等市場具有巨大的增長潛力。我們正在研究集成光子學，它可以將激光器、探測器、光波導和干涉儀結(jié)合在一起。光子集成電路可以包含紅外傳感器的全部功能，我們預計光子集成電路市場將從2021年的51億美元增長到2030年的275億美元。”

“我們需要與專門從事信號處理的公司合作，因為需要將相關技術(shù)引入到我們的傳感器平臺中，以打開汽車傳感器市場。”Adam Piotrowski表示，“波蘭充滿活力的汽車制造業(yè)已經(jīng)吸引了英特爾和日月光集團等主要半導體廠商的戰(zhàn)略投資?！?/p>

智能手機中已經(jīng)存在各種類型的紅外傳感器及模組，例如接近傳感器、飛行時間（ToF）傳感器、3D人臉識別模組和激光雷達掃描儀等，更多新興應用即將出現(xiàn)，包括高光譜傳感、光譜儀、屏下3D人臉識別等。對于可穿戴市場，紅外傳感器也將成為“芯片實驗室”趨勢的基礎，特別是隨著中紅外光子集成電路的發(fā)展。在汽車市場，基于近紅外和短波紅外的解決方案也在興起，例如采用垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的新一代激光雷達、紅外熱成像相機以及部署在車內(nèi)的各種傳感器。

隨著歐盟有害物質(zhì)限制指令的出臺，基于碲鎘汞（HgCdTe）、硒化鉛（PbS）和硫化鉛（PbSe）的紅外探測器將在2024年7月后禁止用于工業(yè)應用，這將進一步刺激向基于III-V族半導體的紅外探測器過渡。由于早期的研發(fā)投入，VIGO的產(chǎn)品現(xiàn)在包括基于銦砷（InAs）和銦砷銻（InAsSb）的中波紅外（MWIR）和長波紅外（LWIR）探測器以及基于銦鎵砷（InGaAs）的短波紅外（SWIR）探測器。

自2021年以來，VIGO一直與波蘭多家研究機構(gòu)合作，開發(fā)市場上首款中紅外光子集成電路，瞄準微型紅外氣體傳感器、醫(yī)療設備和高端可穿戴設備等應用。此外，該公司還開發(fā)了VCSEL技術(shù)及制造工藝。VCSEL是一種半導體激光二極管，由通過MBE或MOCVD制造工藝在n型GaAs或銦磷（InP）襯底上生長的外延層組成。為了保證這些半導體材料的生產(chǎn)能力，VIGO還配備了完整的光子產(chǎn)品和半導體材料生產(chǎn)線，從晶體生長、外延（MBE和MOCVD）、制造到封裝。

用于氣體傳感器的中波紅外InAsSb探測模組

VIGO產(chǎn)品線

目前，VIGO正在多管齊下，鞏固其在紅外傳感領域的地位，除了進軍外延服務和中紅外光源市場外，還包括提升VCSEL技術(shù)和開拓相關市場等舉措。

在光子集成電路方面，VIGO的目標是在基于中波紅外的光子集成電路市場上獲得領先地位，同時獲得基于短波紅外的光子集成電路市場的重要份額。該計劃包括建立一條完整的中波紅外光子集成電路生產(chǎn)線，并啟動其受到歐盟支持的HyperPIC項目。該項目旨在2023年至2026年間建造一家專用的光子集成電路代工廠，然后在2027年至2030年期間將光子集成電路產(chǎn)品投入生產(chǎn)，最終實現(xiàn)從2031年開始量產(chǎn)。

Adam Piotrowski表示，“烏克蘭正在進行的戰(zhàn)爭凸顯了紅外傳感器在無人機戰(zhàn)爭中發(fā)揮的作用。目前，VIGO正在為各種目標識別提供夜視產(chǎn)品，我們正在為一場變得更加精確和高效的戰(zhàn)爭中的智能彈藥提供一個中央平臺。軍用車輛以中波/長波紅外輻射的形式發(fā)出大量熱量，用于導彈導引的紅外探測器可以在惡劣的環(huán)境中最好地捕捉和區(qū)分這些熱量，從而實現(xiàn)對敵方目標的精確打擊。相同的機制也可以應用于反導彈系統(tǒng)。隨著傳感器技術(shù)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的關鍵決定因素，VIGO在波蘭軍事工業(yè)的長期經(jīng)驗也為擴大其在全球國防領域的影響力奠定了基礎。”