3D感測持續(xù)大火,背后是你不知道的VCSEL!
可替換EEL,依照不同功率、不同激光排布
2020年12月,在上海舉行的激光雷達前瞻技術展示交流會中,Lumentum特別提出了整套艙內(Automotive In-cabin)解決方案,讓客戶能縮短開發(fā)時程,直接走到導入產品的階段。
面向車用Lidar部份, Lumentum依照不同功率、不同激光排布,從50W的單區(qū)芯片,擴展到400W的分區(qū)芯片,滿足各式3D感測所需。由于激光結構趨復雜,光功能跟轉換效率也愈來愈高,多結多區(qū)的設計經驗將是Lumentum現(xiàn)階段引以為傲的產品亮點。Lumentum VCSEL的光功率密度已大幅提升到1000 W/mm?,可替換EEL,已經成為激光雷達系統(tǒng)設計的首選光源。
對于半導體激光器重點考慮的可靠性問題,Lumentum VCSEL(芯片及封裝)已經通過了AEC-Q102認證,并批量出貨,是目前全球唯一通過AEC-Q102認證的VCSEL封裝,可為車內駕駛員監(jiān)控/乘員監(jiān)控(DMS/OMS)應用提供現(xiàn)貨產品。Lumentum的VCSEL陣列制造過程采取晶圓級測試(Wafer Level Testing),以實現(xiàn)晶圓生產過程的嚴格產品質量管控。
Lumentum自2010年開始布局3D傳感市場,至今已累計發(fā)貨超8.5億顆3D傳感激光器,其中邊發(fā)射激光器(EEL)5千萬顆,VCSEL超8億顆。Lumentum面向iToF(間接飛行時間)、dToF(直接飛行時間)、結構光、汽車座艙及汽車激光雷達等多種應用的VCSEL和EEL產品,均處于量產狀態(tài),2018年至今在中國市場3D傳感VCSEL發(fā)貨量已經超過6千萬顆。目前Lumentum不僅可以提供車規(guī)級可靠性的VCSEL標品,也可以與客戶進行汽車VCSEL的深度定制開發(fā)。
應對晶圓制造工藝實現(xiàn)量產、成本控制等多項挑戰(zhàn)
Lumentum致力在技術領域上做到更精準、耗電量小的模塊化發(fā)光產品,以應對如手機這類需求量大、開發(fā)周期短、價格非常敏感的市場。
Lumentum追求對VCSEL產品性能持續(xù)不斷的提升,同時努力降低成本,因此要在解決方案的設計層面進行優(yōu)化,由此催生“多結VCSEL”。多結VCSEL能提供更高的功率密度,對光學系統(tǒng)設計更加友好;其次,多結VCSEL增加了斜率效率。
另外,消費領域對成本比較敏感。除了前面提過的縮小整個芯片面積可降低成本之外,從生產開始的EPI(外延)設計跟選用(會影響產品良率),加上芯片尺寸優(yōu)化(如縮小打線焊盤尺寸)和嚴控制程參數(shù)變異,讓測試數(shù)據(jù)都能集中在規(guī)格上下限的中間等等,這都是未來Lumentum為實現(xiàn)成本降低的努力方向。
Lumentum的VCSEL產品旨在提升性能的同時降低
成本VCSEL作為發(fā)光元件,而后續(xù)設計將會愈來愈復雜。從芯片結構上而言,高效能、高可靠性的設計方向不變之外,高溫下維持較小的功率衰退、高電流下的功率轉換,都將是Lumentum技術開發(fā)方向。
加深VCSEL技術在車用及AR市場中的滲透
2021年,Lumentum認為VCSEL和EEL在汽車上的新興應用,如車內駕駛員監(jiān)控和激光雷達,可能成為未來的“殺手級應用”;另外,應對圍繞增強現(xiàn)實(AR)的消費電子產品,以及L3/L4/L5級自動駕駛乘用車、共享出租車的激光雷達產品應用,3D傳感即將出現(xiàn)的新爆發(fā)點。
近年歐洲將車內駕駛員監(jiān)控用于所有新車,短時間內各式各樣的車內應用很快成熟,并于2020年為Lumentum帶來明顯的營業(yè)額。針對車用市場,Lumentum布局已久,同時為不同的車載應用需求提供VCSEL和EEL,目前恰逢時機。Lumentum還表示,除了上文提到的多結、多區(qū)的芯片設計,配合感光元件的演進,不同的發(fā)射器間距(emitter pitch)、多層結構、甚至未來的倒裝芯片、高度封裝整合都會是市場未來3~5年的趨勢。
Lumentum還表示,AR將會是人們之后生活不可或缺的幫手,透過機器的3D視覺,提供更多樣性的互動體驗。另一方面, 自駕車中車載雷達已經是必備的主動關鍵元件,為了實現(xiàn)不同等級的自主駕駛, Lumentum將對芯片、封裝、系統(tǒng)做通盤的規(guī)劃。除了實物量測、3D建模、AR互動之外,Lumentum期待有后置3D傳感系統(tǒng)。5G時代,Lumentum的激光器在光通訊領域確實是不可或缺的關鍵元器件,會越來越普及地用于設備中。
著力推進本土化戰(zhàn)略
近年已經有不少中國VCSEL初創(chuàng)公司成功進入智能手機供應鏈并實現(xiàn)批量供貨。Lumentum扎根中國20年,非常重視本地化和客戶服務,其中國銷售團隊一直與中國智能手機廠家緊密配合。除了蘋果公司,Lumentum也與中國智能手機廠商開展了合作,例如OPPO的Find X,以及華為的多款手機都用到了Lumentum的產品。作為一家芯片供應商,Lumentum為客戶提供的服務已經遠超芯片本身,通過深厚的技術積累與研發(fā)能力,在解決方案和產品生態(tài)等方面,提供全方位技術支持,保證項目高效順利推進和按時投放市場。
Lumentum和VCSEL技術領先開發(fā)商TriLumina近日宣布,Lumentum已收購TriLumina的部分技術資產,包括后者的專利和其它知識產權。此次的IP收購,將有助于Lumentum在下一代的芯片封裝上取得先機,Lumentum期望雙邊研發(fā)團隊可以把開發(fā)周期有效縮短,在短時間內提供給國內客戶最好的服務。同時,Lumentum認為,上下游產業(yè)鏈需要同心協(xié)助擴大市場應用,將原有的2D成像增加景深維度,變成3D成像,讓手機成為人人都擁有的“移動載具”,實現(xiàn)量測、建模、AR(增強現(xiàn)實)等應用的普及。

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