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  • 應用

    仟目的產品在安防激光照明, 深度傳感,手勢與生物識別和工業機器視覺領域有各種各樣的應用

    厚積薄發-仟目激光發布三維傳感VCSEL及DFB邊發射芯片

    摘要:隨著帶有面部識別功能的iPhone X發布,引領3D傳感的浪潮,近一年來國內外涌現出了一批基于VCSEL芯片設計、模組、算法、方案等相關的供應商。
            隨著帶有面部識別功能的iPhone X發布,引領3D傳感的浪潮,近一年來國內外涌現出了一批基于VCSEL芯片設計、模組、算法、方案等相關的供應商。其中有一家實力雄厚,厚積薄發的公司:武漢仟目激光有限公司。仟目激光的產品線主要布局用于3D傳感的大功率VCSEL芯片和大功率DFB芯片。經過工程師朝乾夕惕、夙興夜寐,仟目激光于半年前即實現6英寸大功率VCSEL陣列的流片成功。目前通過多輪工藝的改進,器件性能和可靠性已經達到國際領先標準,VCSEL已進入量產階段。大功率DFB芯片也已完成樣品流片,具有優異性能。
            仟目激光的主要產品VCSEL是Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers(垂直腔面發射激光器)的英文縮寫,是一種半導體激光二極管。不同于傳統的LED及邊緣發射激光器,VCSEL能夠從晶圓表面垂直發射高效的激光,并且可以做到精準的二維排列。由于其輸出光場為圓形光斑,較小的發散角,便于光束在模組中整合。其高效的光電轉化、高調制速率、低成本,使得其作為最為廣泛使用的半導體激光器之一。目前用于3D傳感主要有結構光和光飛行時間(Time of flight - TOF)兩種方案,均要用到VCSEL芯片作為光源。
            仟目激光具有強大的研發和市場陣容,核心團隊由業界有豐富經驗的人員組成。仟目激光為消費者提供了更大的輸出功率及更穩定的長期可靠性。研發總監楊旭博士介紹道:這些優秀的性能來源于仟目激光的工程師對設計、外延、工藝、封裝等環節的把控對各個環節上細節的設計和把控,使得器件的良率、可靠性均達到業內頂尖。楊旭博士,畢業于清華大學,在美國博士期間從事新型VCSEL研究,在現有的VCSEL的光功率、熱阻、小尺寸等性能上獲得重大突破[1-3],師從的導師Dr. Dennis Deppe正是目前廣泛采用的氧化物VCSEL方案的發明人[4]。楊博士擁有深厚的物理理論基礎,以及專注于VCSEL的逾八年的研發經驗。未來3D傳感行業的光明前景和巨大商機把楊博士和一批資深的行業專家聚集在一起。此外,仟目激光在市場、財務方面也擁有資深的專業人士,為公司高效運營奠定了基礎。
            VCSEL已經在通信行業中使用超過20年,主要于服務于短距高速數據通信。目前,由于消費電子市場的迅速擴張,VCSEL正在大規模的進入面部識別、無觸摸傳感、手勢識別等領域。具體到采用結構光(Structure Light)方案的移動設備領域,它是由VCSEL芯片來發射數萬個紅外光點,隨后由紅外鏡頭捕捉面部的紅外線點陣,從而生成帶有深度信息的三維圖像。相較于傳統的2D人臉識別,VCSEL的識別方式,將使得其無法被照片或視頻所欺騙。同時在紅外線識別邏輯下,VCSEL的工作可以完全不依賴自然光,在黑暗中完成精確識別。通過數萬個光點在面部的分布,可以精準反應每個局部所特有的細節,即使化妝,甚至部分臉部被遮擋,剩下匹配的部分依舊可以被識別。
     
    圖1. 仟目激光2.5W芯片LIV曲線(左),以及6英寸晶圓上2.5W芯片的電光轉化效率分布(右,空白處為其它規格芯片)
     
            作為一家VCSEL研發及制造的企業,仟目激光已經布局了完整的芯片供應鏈,包括外延、工藝、器件測試、可靠性驗證,均采用國際頂尖的供應商。目前主要提供1.5W/2.5W/4W/8W光功率的940nm VCSEL陣列、以及940nm VCSEL單顆器件。同時提供尺寸3532/3535的氮化鋁/銅基底的引線框架型封裝,可保證在成本可控的前提下,具有優異的光學、導熱性能。根據實際注入電流的水平,光功率可以在標稱范圍內調節。同時仟目激光也接受客戶的定制化,以獲得更大的光功率以及滿足客戶對陣列圖案的要求。在VCSEL方面的專注,保證了仟目激光產品的優秀特性。經過晶圓量級的測試,在15℃和50℃的工作環境中,仟目激光的整片晶圓中所有芯片的光電轉換效率(PCE - Power Conversion Efficiency)均在40%左右,處于行業領先。更高的光電轉化效率,不僅意味著更少的電能損耗,同時意味著產生的熱能更低,使器件在工作狀態下具有更高的壽命。仟目激光不僅擁有充足的已有產品量產能力,而且具有持續研發的能力。在量產已有產品的基礎上,亦可以為客戶提供定制化產品,可以根據客戶要求調整發光點的數目和排列,以滿足不同客戶對光功率、波長范圍、出光角度、封裝的不同要求。對于下一代TOF,大功率邊發射DFB芯片和相應的模組有可能被選用,目前世界范圍內的領先手機廠商都在積極地進行相應的研發。 仟目激光在大功率DFB上有著成熟的經驗和世界領先的技術優勢,也是國內唯一具有鎵砷材料8xx-nm 和9xx-nm高功率DFB激光的技術并進行產品化的公司。
     
    圖2 仟目激光大功率DFB激光器LIV和光譜
     
              “誠者,天之道,誠之者,人之道。誠者,不勉而中,不思而得。”仟目激光全體上下懷著多年的技術積累,用著十二分的誠意,勤勉的做芯片,努力的思考,方才能在成立不到一年時間里,取得性能優異的產品和資本市場的認可。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,芯片優異的性能就是最好的宣傳和代言,相信唯有抱此信念用心做企業,雖愚必明,雖柔必強,在滾滾大浪過后,堅持真心,方能得到市場最終的認可。
    參考文獻:
    [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.
     
     
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