柠檬光子发布808nm和850nm VCSEL芯片
栏目:媒体报道 发布时间:2020-04-30

据悉,高端半导体激光芯片设计生产商——柠檬光子最近推出了领先业界的高性能大功率808 nm和850 nm VCSEL芯片系列产品。继去年推出940 nm VCSEL系列产品之后,该公司进一步完善了近红外波段全功率等级的VCSEL芯片系列产品目录。该系列产品具有高效率、高可靠性和优异的高温性能等特点,可广泛应用于三维传感、激光雷达、泵浦、安防、医疗等红外照明等领域。

近年来,随着业界对VCSEL的研究深入以及应用需求的拓展,VCSEL作为三维传感应用的红外线光源进入到消费电子市场,成为实现人脸识别、手势侦测、三维识别、虹膜识别、ADAS(先进驾驶系统)和 VR/AR等功能的必需元器件。随着5G基础设施建设的持续推进,可以预见VCSEL未来应用和市场热度应该会受到更多的重视。

市场研究公司 Light Counting 曾预测,2018年全球智能手机对于 VCSEL 激光器的需求为1.2亿只,2019年将会达到2.4亿只。据Yole发布的《VCSEL技术、产业和市场趋势》报告,2017年VCSEL整体市场规模达到3.3亿美元,预计VCSEL出货量将从2017年的6.52亿颗增长至2023年的33亿多颗,到2023年整体市场规模将增长至35亿美元,2017~2023年的复合年增长率高达48%。

柠檬光子本次推出的808 nm和850 nm VCSEL芯片具有如下特点:

1、种类范围广:输出功率从几毫瓦,几百毫瓦,通用的1 W、2 W,到高功率4-10W(连续输出)或更高(脉冲输出) ;

2、在连续输出(CW)模式下取得领先业界的电光转换效率, PCE~48% (1 W芯片), PCE~46%  (8W芯片);

图1 功率和效率曲线

 

3、高温下保持良好的性能,即使在热沉温度120°C的情况下,850 nm VCSEL芯片的电光转换效率也超过25%;

 

图2 PCE vs 温度曲线

 

4、为了满足不同客户需求,采用多个设计以达到不同的发散角。

VCSEL芯片性能的进一步提高需要仔细考虑每一个设计及工艺环节。这不仅体现在量子阱有源区、反射镜面(DBR)、氧化层等关键因素的具体设计,也体现在针对不同应用的芯片的整体考虑及其后端工艺上的优化。

柠檬光子能实现以上优异性能,正是由于采用了这种平衡的、综合优化的设计理念,并结合了优化的外延和晶圆加工技术。本次推出的808/850 nm VCSEL,相比传统VCSEL芯片有着显著提高的增益,减少了芯片的应力和其它一切可能的损耗,同时还重点考虑了芯片在高温运行下的物理特性,从而做到整体性能的优化。

随着消费和制造业的升级,消费电子、车载激光雷达以及工业类机器视觉产品对激光三维传感的性能要求越来越高,其中一个重要指标就是VCSEL芯片在高温运行下的效率和稳定性。此系列VCSEL产品得益于整体优化的设计,在客户端的对比测试显示其高温性能领先业界。

柠檬光子该系列VCSEL产品适于大规模量产,完全采用6英寸外延及流片,有着极为精减的加工流程,并已在多家国内外成熟的6英寸芯片代工厂得到验证。同时,该产品具有优异的可靠性,已通过50°C热沉温度下2000h以上连续出光的加速老化寿命测试。


 

图3  850 nm 2 W 芯片老化曲线

 

另外,除了提供不同功率选择的标准化VCSEL激光芯片产品外,柠檬光子还能根据客户的需求,提供芯片及相应模组的定制设计服务,例如客户可定制发散角在20°~30°之间的常规VCSEL。同时,柠檬光子正在为客户定制开发面向dToF应用的高能量密度VCSEL。