2020年9月10日和9月24日,麦姆斯咨询在深圳和上海两地主办了『第二十九届“微言大义”研讨会:激光雷达技术及应用』和『第三十届“微言大义”研讨会:3D视觉技术与应用』,纵慧芯光联合创始人兼首席产品官Ryan博士、联合创始人兼亚太区首席执行官陈晓迟博士分别发表了精彩演讲,介绍了纵慧芯光面向消费类3D传感应用和汽车激光雷达所开发的VCSEL产品进展情况。
消费类VCSEL:产品可靠性世界领先,量产稳定
纵慧芯光联合创始人兼亚太区CEO陈晓迟博士在『第三十届“微言大义”研讨会:3D视觉技术与应用』发表精彩演讲
VCSEL拥有非常广泛的应用领域,从“物联网、医疗器材、通讯的B2B模式”到“智能手机、车载应用、虚拟现实(VR)&增强现实(AR)的B2C模式”。近些年,VCSEL走入大众视野,归功于VCSEL在智能手机3D摄像头中的应用。根据最新行业研究数据显示,未来五年智能手机前置3D摄像头的渗透率平均每年增长2%~3%(绝对值);后置3D摄像头增长率非常快,平均每年约5%~6%(绝对值)。在『第三十届“微言大义”研讨会:3D视觉技术与应用』上,陈晓迟博士分析到“到2025年,假设每年智能手机的出货量为10亿部,大约有2.5亿部会配置前置3D摄像头,近5亿部会配置后置3D摄像头,这对VCSEL需求量是巨大的!”
纵慧芯光因进入中国头部智能手机厂商供应链而广受关注。据第三方咨询公司发布的数据显示,2019年在智能手机3D ToF摄像头的VCSEL厂商中,纵慧芯光已经占据了全球32.6%的市场份额,位列第二。据陈晓迟博士介绍,纵慧芯光在全球的客户已经超过150家,主要来于消费类3D传感应用。而汽车电子领域的客户已经成为纵慧芯光第二大客户群体,纵慧芯光从2019年下半年开始聚焦汽车激光雷达领域。
面向消费类应用,纵慧芯光现有VCSEL产品的波长主要有850 nm和940 nm,功率范围从五毫瓦到瓦级别,最高功率超过10瓦。针对不同应用,纵慧芯光提供不同功率和不同排列方式的VCSEL产品,比如:为iToF(间接飞行时间)视觉方案提供规则阵列,为接近传感器提供单点形态,为随机或者分区阵列TX方案提供定制化排列方式。
纵慧芯光面向消费类应用已推出的VCSEL产品
陈晓迟博士重点向观众展示了纵慧芯光消费类VCESL产品的可靠性水平和量产保障能力。
(1)世界领先的产品可靠性。纵慧芯光的2 W、940 nm单结VCSEL产品,在75℃下PCE为40%,105℃时超过30%,PCE在较宽温度范围(-40 ~ 105℃)表现优秀。其中,这颗产品的加速老化测试结果超过2600小时,等效于全天24小时工作的条件下持续发光24年(也等效于每天8小时工作,寿命达72年),这已远远超出客户对寿命的要求,足以满足车规级要求。
纵慧芯光单结2W VCSEL的可靠性表现非常优秀
(2)量产保障能力用数据说话。陈晓迟博士表示“有了令人满意的可靠性性能之后,我们关注的是如何大规模地生产这颗芯片,即芯片的可量产性。纵慧芯光虽然是一家初创公司,但一直秉承‘以量产为目标’的理念,从项目立项开始,就严格按照新产品导入流程,保障每一阶段的稳健输出,最终达到可量产的目标。”陈晓迟博士展示了纵慧芯光在过去一段时间积累的2000片6英寸外延晶圆波长的分布图,可以看出波长的波动范围控制在± 5 nm内。此外,纵慧芯光在外延代工厂拥有每月超1500片的产能,在常州建有自有外延产线,外延产能每月超过1000片。
纵慧芯光的最新2000片6英寸外延晶圆波长分布图
汽车类VCSEL:车规级量产就绪,性能卓越
随着VCSEL在消费电子、智能手机的应用成熟,越来越多的客户根据应用端需求对VCSEL提出了更高的要求,如更高的可靠性、更低的成本、更高的功率密度。上述需求在远距离3D传感应用中的呼声更为强烈,比如智能手机后置3D摄像头和汽车激光雷达。业界对此有较为统一的认知——VCESL从单结向多结发展。纵慧芯光已经提前布局了下一代VCSEL产品:多结VCSEL,并可实现分区点亮。相比单结VCSEL,多结VCSEL将多个PN偏置结在垂直方向上串联,能输出更高的峰值功率,并提供更佳的信噪比,所需驱动电流更小,有助于降低整个系统的功耗。在相同光功率需求下可减小芯片尺寸,因此相比单结VCSEL优势明显,从而成为未来汽车激光雷达光源的最佳选择。
『第二十九届“微言大义”研讨会:激光雷达技术及应用』会场现场
在『第二十九届“微言大义”研讨会:激光雷达技术及应用』上,Ryan向在场观众详细展示了纵慧芯光为汽车激光雷达开发的第一代多结VCSEL的性能表现,各项指标均可满足汽车激光雷达的要求:
(1)LIV性能:在相同的电流下,三结VCSEL可以实现8.2 W的光功率输出,单结VCSEL只有3 W,同时三结VCSEL在室温下PCE高达53.7%,达到全球领先水平。
(2)短脉冲下的温度稳定性:工作在85℃时输出光功率相比25℃相差小于10%,充分证明了三结VCSEL的温度稳定性非常好,可满足长距离激光雷达高温环境下的工作要求。
(3)远场发散角:随着驱动电流的增加,多结VCSEL发散角度变化较小,形状从“甜甜圈”形状慢慢变成单峰形状。
(4)可靠性:1000小时加速老化测试结果表明无任何衰减,等效于产品寿命超过15年。
(5)车规认证:纵慧芯光VCSEL产品已通过AEC-Q102车规级认证,能够满足车规要求。
LIV特性对比:单结VCSEL vs. 三结VCSEL
目前,纵慧芯光主要为汽车激光雷达提供两种VCSEL光源解决方案:(1)多颗VCSEL集成封装在一起,从而提高最终的输出功率;(2)分区点亮VCSEL方案,包括850 nm波段和940 nm波段、单结和多结技术。
纵慧芯光虽然成立不足五年,在消费类3D传感应用已经取得了骄人成绩,车规级VCSEL已准备就绪。凭借积极布局下一代VCSEL技术的远见、卓越的前沿技术研发能力,以及一次性保障产品量产落地的实力,纵慧芯光赢得了两场研讨会观众的关注和认可!
原文标题:纵慧芯光:消费类VCSEL量产落地,车规级VCSEL准备就绪
文章出处:【微信公众号:MEMS】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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原文标题:纵慧芯光:消费类VCSEL量产落地,车规级VCSEL准备就绪
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