賦能元宇宙，背發(fā)光集成微透鏡VCSEL芯片有看頭

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）元宇宙（Metaverse）是利用科技手段進行鏈接與創(chuàng)造的，與現(xiàn)實世界映射與交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數(shù)字生活空間。當然這只是一個模糊的定義，目前各大廠商都有一番自己的理解，但現(xiàn)在業(yè)界相對有共識的一點是，元宇宙需要一個硬件設備入口，這是物理世界人類進入元宇宙的通道，統(tǒng)稱為XR設備。

XR設備包含了AR、VR、MR，而最主流的當屬AR和VR，也就是增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實。而隨著VCSEL(Vertical-cavity surface-emitting laser)，即垂直腔面發(fā)射激光器技術的成熟，其已經(jīng)成為3D傳感器的主要核心元件，在AR/VR、活體檢測、虹膜識別、自動駕駛輔助等領域有著重要的應用。

從產(chǎn)品類型上來看，VCSEL芯片主要分為頂發(fā)光和背發(fā)光兩種形式。頂發(fā)光采用MOCVD技術在n型GaAs襯底上生長而成，以DBR作為激光腔鏡，量子阱有源區(qū)夾在n-DBR和p-DBR之間；背發(fā)光通常將襯底減薄到150μm以下以減少襯底吸收損耗，再生長一層增透膜以提高激光光束質(zhì)量，具有更高的產(chǎn)品可靠性和成本優(yōu)勢。

近日，全球領先的半導體光源解決方案提供商瑞識科技（Raysees）宣布推出背發(fā)光集成微透鏡VCSEL芯片新品，該產(chǎn)品采用了倒裝結(jié)構設計并在芯片襯底集成微透鏡。

倒裝芯片是一種無引腳結(jié)構，英文名稱為Flip chip，I/O接口不再需要凸起的引腳設計，而是金屬球連接，因此在使用的過程中無需引線鍵合，形成最短電路，降低電阻。同時，倒裝芯片在設計方案中能夠縮小封裝尺寸，改善電性表現(xiàn)。

根據(jù)瑞識科技的介紹，新產(chǎn)品不僅有傳統(tǒng)倒裝芯片在體積和電阻方面的優(yōu)勢，同時有效地降低了由打線造成的寄生電感，可適配于更窄脈寬的脈沖型電流驅(qū)動，達到更高的峰值光功率。

在散熱方面，通過倒裝的方式，新產(chǎn)品的芯片有源區(qū)更加靠近封裝基板，有效改善了產(chǎn)品的散熱，有效提升了產(chǎn)品的使用壽命。同時，由于具備更高的散熱效率，因此可以用于打造具有更高光效的芯片方案。

熟悉瑞識科技的業(yè)者都知道，該公司自創(chuàng)立之后就一直關注VCSEL芯片的散熱管理，2018年在該公司發(fā)布TRay系列VCSEL ToF模組時就提出了高芯占比封裝技術理念，和當時的競品相比，基板面積縮小了60%，高度縮小了40%，比普通封裝芯占比提高了4倍，且充分考慮了產(chǎn)品的散熱通道的擴展，以及器件總體量子效率的提高。

下圖是瑞識科技新品在LIV和PCE方面的表現(xiàn)，其中LIV為光-電流-電壓表現(xiàn)，是激光器的基本測試之一，PCE則是光電轉(zhuǎn)換效率，是激光器的重要性能。

瑞識科技芯片運營中心負責人賀永祥博士表示：“瑞識科技的這款新品背發(fā)光VCSEL芯片對脈沖驅(qū)動具有更快的上升和下降相應時間，可達到更高的峰值光功率，對于諸如汽車駕駛激光雷達等應用有著深遠的意義。而在背發(fā)光VCSEL上直接集成微透鏡，既提高了光學性能，又顯著降低了光學集成器件的厚度，適用于對于空間要求很苛刻的光傳感終端如手機或VR/AR設備?！?br />
面向當前熱門的元宇宙應用，賀永祥認為VCSEL芯片為VR/AR設備后續(xù)發(fā)展帶來了更多的可能性，新品將應用于該類型設備上，并且已經(jīng)獲得了客戶訂單，將助力元宇宙的進一步發(fā)展。

瑞識科技成立于2018年初，由美國海歸博士團隊創(chuàng)建，核心團隊成員在半導體光學領域擁有二十余年的技術研發(fā)積累和硅谷豐富的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。該公司的發(fā)展思路是打通“芯片+封裝+光學集成”。目前，瑞識科技兩條光學集成封測產(chǎn)線在合肥經(jīng)開區(qū)智能科技園已經(jīng)進入投產(chǎn)階段，預計產(chǎn)值可達2億-3億元。

過去一年，瑞識科技的融資進程也在加快。2021年的年初時段，該公司就宣布完成超過億元人民幣的A輪融資，由創(chuàng)谷資本領投，海恒資本、惠友資本、揚子鑫瑞、國華投資和北京百納威爾科技有限公司跟投。2021年10月份，瑞識科技又宣布完成近億元A2輪融資，A1輪和A2輪融資累計超2億元人民幣，融資將主要用于VCSEL光芯片和光學模塊的開發(fā)和市場推廣。

除了助力元宇宙的快速發(fā)展，瑞識科技產(chǎn)品還可應用于消費電子、人臉識別、安防監(jiān)控、激光雷達、智能硬件、醫(yī)療健康等領域，目前已經(jīng)完成kk級別量產(chǎn)交付。