3D成像与传感器件培训课程呈现核“芯”技术全貌
2019-07-26 13:29:36   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

连雨不知春去，一晴方觉夏深。七月骄阳似火，学习热情高涨。共聚微纳园区，同享精彩课堂！由麦姆斯咨询主办，上海传感信息科技有限公司和华强电子网协办的《3D成像与传感器件培训课程》，于2019年7月19日至7月21日在无锡市传感网国际创新园F11座“创星咖啡”圆满落幕！

《3D成像与传感器件培训课程》师生合影留念

过去几十年里，3D成像和传感技术已经在医疗类和工业类等高端市场取得了成功，自iPhone X发布后，苹果（Apple）公司又将3D成像和传感带入了消费类应用的“甜蜜期”。然而，3D成像和传感生态链异常复杂，其中的核心芯片及器件无疑是3D成像和传感生态链健康稳定发展的最“硬核”！为此，麦姆斯咨询特开办《3D成像与传感器件培训课程》，为大家深度讲解3D成像与传感核“芯”技术、应用和市场等，其中包括：红外光源——垂直腔面发射激光器（VCSEL），光束操纵元器件——MEMS微镜、液体透镜、衍射光学元件（DOE），以及光电探测器——单光子雪崩二极管（SPAD）/硅光电倍增管（SiPM）、ToF图像传感器等，最后还结合了MEMS微镜仿真案例，带领大家一起操作有限元设计软件COMSOL Multiphysics。

培训现场组图：学员们聆听讲师授课，享受知识盛宴

3D视觉学术界和产业界豪华师资阵容，详解技术难点

7月19日上午，来自常州纵慧芯光半导体科技有限公司的联合创始人兼亚太区CEO陈晓迟老师为我们拉开了此次培训的序幕。陈晓迟老师依据从“微观”到“宏观”的递进方式，首先讲解了固体物理基础知识，包括晶体结构、能带、半导体材料、雪崩和隧穿现象以及激光器要素等，对于激光激射概念的讲解中，陈晓迟老师形象地以“水”比喻载流子，“水龙头”放“水”，“水桶”用来接“水”，生动地为大家展示了激光激射的过程。随后，陈晓迟老师循序渐进，逐步过渡到对VCSEL的讲解，首先以图表形式对EEL、LED和VCSEL三者做了对比，分析了VCSEL的优势，包括可以采用晶圆级制造和测试、波长温度稳定、尺寸小以及可高速调制等。说到VCSEL的设计，陈晓迟老师说到由于增益峰值位置和FP-dip会随温度变化而变化，且变化率不一样，因此他凭借自己多年的经验，为大家提供了相应建议：即首先要与客户沟通好工作温度是多少，才能决定是否能设计出完美的VCSEL。陈晓迟老师在课堂上还提到，VCSEL凭借其优势将成为诸多应用领域的红外激光器最佳选择，其大规模应用也将是必然趋势，长期而言，因物联网及云端运算等应用发展趋势，3D视觉市场成长潜力庞大，尤其是应用于增强现实（AR）、汽车夜视、自动驾驶、工业视觉等领域将更趋广泛，VCSEL市场前景和技术演进速度都值得期待。

常州纵慧芯光半导体科技有限公司的联合创始人兼亚太区CEO陈晓迟老师的授课风采

7月19日下午，西北工业大学教授兼西安知微传感技术有限公司董事长乔大勇老师为大家讲解了光束操纵技术及应用：MEMS微镜（非压电式）的关键技术及市场应用。乔大勇老师多年从事MEMS领域研究，在国内外重要学术刊物上发表多篇研究论文，具有丰富的理论知识。乔大勇老师以MEMS微镜结构的讲解开篇，随后阐述了MEMS微镜的工作原理，展现了静电、电热、电磁三种驱动原理的MEMS微镜的工作状态。同时，乔大勇老师也表示，三种不同驱动的微镜没有好坏之分，具体要根据电信号以及应用场景来选择。对于在MEMS微镜设计、制造、封装和测试过程所遇到的各种问题，乔大勇老师也一一列出并提出了相应的解决方案。同时，乔大勇老师还讲解了MEMS定律：即“一种产品，一种设计，一种工艺，一种封装，一种测试”。什么意思呢？也就是各种MEMS器件之间的设计、工艺、封装和测试并不通用，不同器件设计者之间互相跨界，则时间成本会很高。接下来，乔大勇老师又结合市面上的明星3D视觉产品，以视频播放形式为大家详细阐述了3D视觉应用对MEMS微镜提出的挑战，其中包括激光雷达、工业相机和手机深射等领域。对于激光雷达领域，乔大勇老师也提到MEMS微镜是传统机械式激光雷达的革新者，引领激光雷达的小型化和低成本化，但真正走向车规级，还需跨越多道鸿沟，因此未来好的激光雷达该何去何从，还需产业人员深入思考。

西北工业大学教授乔大勇老师的授课风采

7月20日上午，由华中科技大学余洪斌教授为大家带来了关于光束操纵技术及应用：压电式MEMS微镜和液体透镜课程的讲解。此次课程余洪斌老师先对MEMS微镜的技术背景进行简单阐述，从而引出其工作原理和技术特性。余老师分别对静电驱动、热驱动、电磁驱动和压电驱动的原理及其优缺点进行了对比分析和总结，多方比较下，最理想的驱动方式还是压电驱动。在对压电材料薄膜化制备工艺的讲解中，余洪斌老师着重讲解了三种材料，分别是：PZT压电薄膜、ZnO压电薄膜和AIN压电薄膜，最终AIN以无铅、制备工艺简单、与CMOS兼容和耐高温等优点获得压倒式胜利。为了能够让学员对压电式MEMS微镜有更清晰的认知，余老师也是抛砖引玉，拿出了自己研究成功的器件及测量数据与学员分享，启发大家思考。对于如何提升压电式MEMS微镜性能，余老师从三点给出了建议：提升材料压电性能、分段驱动和采用双压电层驱动。随后，余洪斌老师又分别介绍了液体透镜的工作原理、工作模式和驱动方式及其优缺点。同时对液体透镜像差优化进行了深入讲解，最后余洪斌老师提到，目前液体透镜的市场应用还在探索中，在手机中应用的瓶颈主要是如何保持光的稳定性以及结构的小型化。由于现在液体透镜的研发仅仅处于开始阶段，还有很多性能参数亟待改善。

华中科技大学余洪斌教授的授课风采

7月20日下午，关于光束操纵技术及应用：衍射光学元件（DOE）的课程是由北京驭光科技发展有限公司董事长兼CEO田克汉老师为大家讲解。田克汉老师自身长期从事衍射光学技术研究和开发，此次课程从分析iPhone X的“刘海”中采用的3D传感核心元件开始，从而过渡到对衍射光学器件及三维传感器的详细讲解。对于衍射光学器件设计中遇到的问题，田克汉老师结合板书，为大家展示了多种算法并着重讲解了Fraunhofer算法和Fresnel算法，但田克汉老师也提到了Fresnel算法衍射成本高，需考虑的因素较多。同时，田老师也提出了DOE的设计是个工程问题，不管采用什么算法，具体的设计要考虑如何与工程需求相结合并制造出来。随后，田克汉老师对3D传感技术进行了详细讲解，并分别对结构光、双目立体视觉和飞行时间（ToF）三种传感器的性能进行了分析和比较。课程最后，田克汉老师给学员们预留了充分的时间进行互动，针对大家比较集中的问题和工作中遇到的难点进行了解答，现场的问答气氛一度达到了高潮。田克汉老师以其幽默风趣的讲课风格赢得了学员们的一致认可，一张张精简讲义的背后，却藏着满满的干货！

北京驭光科技发展有限公司董事长兼CEO田克汉老师的授课风采

7月21日上午，德国海德堡大学研究员沈炜老师为我们带来了关于光电探测技术及应用：单光子雪崩二极管（SPAD）/硅光电培增管（SiPM）的讲解。沈炜老师课程开始首先对SPAD和SiPM的概念做了简短的概述，并提到SPAD的一般结构主要由CMOS工艺加工的众多盖格雪崩像素连接而成，所以其加工工艺须尽量与CMOS集成电路工艺兼容，这就导致了SPAD多采用有源淬灭，而SiPM采用的是定制工艺，多用无源淬灭。对于两者的区别，沈炜老师还着重强调了SiPM可优化光子探测效率（PDE），而SPAD则不行。随后，沈炜老师分别针对SPAD和SiPM的相关电子学、像素性能和物理特性等方面进行了重点讲解，并对三类主要物理性能缺陷：暗计数、后脉冲和光串扰分别进行分析并提出了解决方案。沈炜老师说到，SiPM暗计数有两种测量方法：时域测量法与计数法，而SPAD则是直接进行计数；测量后脉冲的概率可以通过测量相邻暗计数的间隔时间来测量以及通过在像素中加入浅槽隔离可以将光串扰降至1%，但沈老师提醒大家，这样做会降低填充因子（filling factor）和PDE，学员们的脸上露出了恍然大悟的表情。最后，沈炜老师通过对SPAD和SiPM在医疗、消费类电子、汽车电子等领域的应用以及主流供应商的讲解，为大家呈现了SPAD和SiPM的发展趋势以及如何选择合适的光电探测器。

德国海德堡大学研究员沈炜老师的授课风采

7月21日下午，首先是由上海炬佑智能科技有限公司系统解决方案部总监梅健老师向大家展示了光电探测技术及应用：ToF图像传感器的技术和应用。梅健老师以3D视觉技术的大爆发开始了此次课程之旅，他提到今明两年将是ToF图像传感器起飞与腾飞的两年，而2019年，我们也将迎来3D视觉技术在各行各业的全面爆发。接着，梅健老师对三种3D视觉技术方案：双目视觉、结构光和ToF的基本概念、算法以及三者之间的性能对比等进行了详细的讲解并着重强调了ToF图像传感器的优势，即只需要一个摄像头，而且一旦系统开发完成，深度数据获取简单、直接以及对环境适应性较高等。随后，梅健老师结合自己公司的产品和方案，向大家具体讲解了ToF的原理，其中主要介绍了两种测距方法：直接测距法和间接测距法，并根据之前从事模拟芯片设计的经验提供了一些贴心建议。在对ToF图像传感器技术方面的讲解，梅健老师也是面面俱到，从设计到制造到封装测试一应俱全，对于封装技术的选择，主要考虑洁净度、可靠度以及散热问题。另外，由于脉冲型光源的使用，会给系统带来很多噪声干扰，因此，也需要在封装中加入更多抗干扰的设计。

上海炬佑智能科技有限公司系统解决方案部总监梅健老师的授课风采

7月21日下午，由COMSOL中国资深应用工程师，同时也是我们麦姆斯咨询“最受欢迎讲师”之一的钟振红老师为大家带来了此次培训的最后一门课程——《光学MEMS和传感器仿真技术：COMSOL Multiphysics》。在COMSOL仿真领域拥有数十年经验的钟振红老师，在简单介绍了COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台之后，接着从光学MEMS的讲解入手，分别从静电驱动、压电驱动和热驱动三方面向大家展示了不同物理场效应。本次课程的最大特点在于软件实操演练环节，俗话说：“授人以鱼，不如授人以渔”，我们也希望能够通过此次演练将所学理论及时变现。此次课程钟老师以MEMS微镜为例，一边重点讲解操作时注意事项，一边与学员进行互动，时不时走下讲台关注学员操作情况并进行指导。虽然钟老师课程一开始开玩笑说道：“每个公司的仿真工程师都是孤独的。”但看着大家紧跟步伐，纷纷完成自己的仿真模型后兴奋的表请，整个教室都变得轻松和热闹了！钟振红老师的授课趣味性与实用性并行，有些意犹未尽的学员，下了课还拿着电脑再次与老师沟通交流。

COMSOL中国资深应用工程师钟振红老师的授课风采

精致茶歇交流会，创造轻松开放环境

本次课程应学员要求，麦姆斯咨询特在课间安排了茶歇交流会，为大家交流提供更加轻松的环境，以供学员与学员之间、学员与讲师之间进行深入交流，也希望通过本次安排，大家除了能够收获满满的理论知识、产业经验，也能够通过与讲师和学员间的交流互通有无，促进彼此业务蓬勃发展。

茶歇交流会

学员勤学好问，聚焦思想火花

萧伯纳曾说过：“你有一个苹果，我有一个苹果，我们彼此交换，每人还是一个苹果；你有一种思想，我有一种思想，我们彼此交换，每人可拥有两种思想。”今夏的培训，讲师的精心备课、学员的积极提问、讲师与学员思想碰撞的火花，都令麦姆斯咨询的每一位工作人员心生称赞！那么多思想火花的聚集，希望大家能够融会贯通，让这些星星之火燎3D视觉革命的大草原。

现场提问踊跃，课后讨论热烈

昼夜交替是时光的荏苒，花开花落是岁月的轮回，一转眼，短暂而充实的三天培训就结束了，至此，麦姆斯咨询举办的《3D成像与传感器件培训课程》圆满落幕！麦姆斯咨询将聆听学员需求，继续秉承精益求精，不断开拓进取的精神，针对不同领域持续为大家带来更多的精品课程！此次培训已划上句号，但新的征程即将开启！敬请期待！

推荐培训：

《红外和太赫兹探测器件培训课程》将于9月19日~21日在无锡举行，本课程邀请红外和太赫兹领域优秀讲师，重点讲解核心光电探测器件，包括：（1）红外探测技术综述；（2）氧化钒（VOx）微测辐射热计；（3）非晶硅（a-Si）微测辐射热计；（4）热释电和微悬臂梁探测器；（5）热电堆探测器；（6）碲镉汞探测器；（7）Ⅱ类超晶格探测器；（8）太赫兹探测器；（9）太赫兹辐射源。

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麦姆斯咨询
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