探寻VCSEL核“芯”技术，深挖VCSEL无限潜能
2020-09-05 15:48:18   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

窗外微风徐徐至，迎来秋雨微微凉；相聚无锡享优课，努力学习共成长！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《第25期“见微知著”培训课程：VCSEL核心技术》，于2020年8月28日至30日在无锡圆满举办！

《第25期“见微知著”培训课程：VCSEL核心技术》学员合影留念

2017年，iPhone X的亮相让提供Face ID人脸解锁的3D传感技术成为大热门，也带火了3D传感模块中的核心组件：VCSEL。起初，VCSEL是为了光通信应用而生，如今正慢慢走向“3D成像与传感”，在这一过程中，VCSEL技术和产业链是否已经做好了充分准备？为满足广大VCSEL从业人员对VCSEL技术的知识渴求，麦姆斯咨询特开办《第25期“见微知著”培训课程：VCSEL核心技术》，邀请在VCSEL产业中拥有丰富实践经验的讲师，为大家深入解读VCSEL核“芯”技术，其中涵盖VCSEL基础理论知识，VCSEL产业链重要环节：仿真与设计、外延生长及芯片制造工艺、测试等，同时对于VCSEL在智能手机3D摄像头、车载激光雷达、真无线立体声（TWS）耳机等领域的应用也进行了深入探讨。

来自五湖四海的学员带着对知识的渴求，认真参加了为期两天半天的培训，并顺利取得结业证书！培训现场反响热烈，掌声阵阵，接下来就跟着小编一起来领略此次培训的魅力吧！

培训现场：学员们聆听讲师授课，享受知识盛宴

VCSEL产业界豪华师资阵容，解析技术难点

8月28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”的层次递进方式，首先讲解了半导体物理基础知识，包括晶体结构、能带、PN结、雪崩和隧穿现象等。随后，陈晓迟老师循序渐进，逐步过渡到对半导体光源基本原理的讲解，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，其中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。谈及VCSEL的未来技术发展路线，陈晓迟老师说到多结VCSEL是重要的发展方向，也将成为未来的主流，在汽车激光雷达领域有着不可替代的优势，因为它能取得更高的光功率和信噪比、工作电流更小且在相同光功率需求下可以减小芯片尺寸，可谓是优点多多！课程最后，陈晓迟老师提到，VCSEL凭借其波长温度稳定、价格低、易封装等优势将成为诸多应用领域的红外光源最佳选择，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）、自动驾驶、工业机器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联合创始人兼亚太区CEO陈晓迟的授课风采

8月28日下午，宁波睿熙科技有限公司联合创始人兼副总经理汪辰杲为大家带来《VCSEL设计》课程的讲解。汪辰杲老师以VCSEL设计基本理念的讲解开启了此次课程之旅，在简单介绍了VCSEL的工作原理之后，汪辰杲老师着重对VCSEL的设计理论进行了阐述。对于激发发射概念的讲解中，汪辰杲老师以“水”比喻载流子，“水龙头”放“水”，“蓄水池”接“水”，“水”满出来后，即发生激发发射，生动形象地为大家展示了激发发射的过程。随后，在对VCSEL反射镜设计的讲解中，汪辰杲老师结合板书，重点阐述了DBR折射率计算及DBR掺杂。汪辰杲老师说到，VCSEL的设计牵一发而动全身，因此要统筹来看，综合考量其光学性能、电学性能、热学性能以及可靠性等方面。课程最后，在对全球VCSEL产品发展趋势角度，汪辰杲老师说到，目前国内VCSEL技术与国外相比，差距并不大，因此不是不可逾越的，尤其是在消费类领域，技术水平几乎相当。目前国内的VCSEL应用领域正在朝着百花齐放的方向发展。

8月29日上午，主题为《VCSEL外延生长及芯片制造工艺》的课程由华芯半导体科技有限公司副总经理李军讲授。李军老师课程开始首先对VCSEL的基本概念做了重点阐述，并表示需要将基础原理掌握透彻，才能制造出高性能的VCSEL。随后通过层层递进，引出VCSEL的材料外延生长，包括外延结构、外延生长流程以及外延片的测试等内容。李军老师提到，VCSEL材料生长有很多难点，如生长中需要控制的参数非常多、仿真结果与实际结果符合性较差、外延层数极多等，而克服这些难点，其中一个方法就是对外延片进行测试，比如通过AFM（原子力显微镜）检测外延片的表面形貌，可以控制外延片质量，提高器件性能。说到VCSEL芯片的制程工艺，李军老师选择了几个关键点进行重点讲解，其中包括光刻、金属剥离、刻蚀以及氧化工艺等，并对这些工艺中会出现的异常现象提出了相应的解决方案，理论联合案例，对学员更具实质性帮助。课程最后，李军老师就VCSEL的质量控制方面，结合自己的实践经历，向大家输出了独特见解，在对VCSEL的失效分析方面，李军老师说到，要确定准确的失效原因，需要通过多种失效分析手段，综合考虑结果，得出概率最大的原因。分析的手段越多，得到准确原因的可能性就越高，令在场的学员们收获颇丰！

华芯半导体科技有限公司副总经理李军的授课风采

8月29日下午，首先由柯泰测试技术有限公司光电事业部总监段力维为大家带来《VCSEL成品测试》课程的讲解。课程之初，段力维老师先对VCSEL静态特性和动态特性进行简单阐述，从而引出VCSEL小信号调制特性，并提到VCSEL采用的是直接调制，调制方式为强度调制，类似ASK（幅移键控），因为该方式成本低且性能好，但同时也有缺点，如啁啾和色散大，不利于远距离传输等。随后通过结合图表，分别对LED测试与VCSEL测试的差异、单点VCSEL测试与阵列VCSEL测试的差异进行了对比分析。在对VCSEL测试流程和方法的讲解中，段力维老师着重讲解了四个测试项目，分别是：电参数、光谱、光学参数和人眼安全，并提到在VCSEL测试过程中，需要注意匹配问题以及2线和4线测试误差问题，针对这两个问题，段力维老师也给出了相应的解决方案，避免学员们在实际工作中走弯路。课程最后，段力维老师结合自身在VCSEL测试领域数十年的经验，为大家提供了几项VCSEL测试效率的提升方法：首先是选择合适的测试硬件和方案，其次是合理的测试流程设计，然后是软件的测试脚本优化，最后一项最直接和有效的提升方法，就是多通道并行测试！段老师细致的讲解令奋战在一线的员工获益良多。

柯泰测试技术有限公司光电事业部总监段力维的授课风采

紧接着，当天下午我们又迎来了COMSOL中国应用工程师金屹磊为大家讲解《VCSEL仿真分析》。在COMSOL仿真领域拥有丰富经验的金屹磊老师，在简单介绍了COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台之后，接着从VCSEL的结构及其特点入手，分别向大家展示了COMSOL软件在VCSEL仿真中的应用，其中包括：半导体仿真、光学仿真和热仿真。随后，金屹磊老师便着手开始演示VCSEL的仿真流程，一边重点讲解操作时注意事项，一边与学员进行互动和答疑，学员们紧跟老师步伐，一点一点累积，最终成功完成了自己的仿真模型。

COMSOL中国的应用工程师金屹磊的授课风采

8月30日上午，首先由天津驭光科技有限公司总经理朱庆峰为大家带来《VCSEL消费类应用及VCSEL发光模组中的微纳光学元件》课程的讲解。朱庆峰老师从VCSEL在人脸识别中的应用出发，为大家对比分析了几款刷脸支付方案的优缺点，并说到VCSEL随着3D视觉市场的爆发也呈现出了爆炸式增长，尤其在消费类领域，然而消费类产品对VCSEL也提出了相当多的指标要求，包括光电转换效率、功率、尺寸、散热性、可靠性、人眼安全保护、价格……朱庆峰老师当场布置课堂作业，请大家分别写出耳机、补光照明、结构光以及ToF方案对上述指标提出的不同标准，让大家对所学内容有了更深刻的感知。朱庆峰老师提到，VCSEL的优点是从单点到阵列，功率范围大，光学性能优，不同功率的VCSEL应用领域也不同，因此大家需要根据场景决定功率，然后再决定选择何种VCSEL。接着，朱庆峰老师又结合市场上多款手机，对比分析了结构光、iToF和dToF等3D视觉方案中的VCSEL差异，并重点分析了iPhone X的“刘海屏”中的多颗VCSEL及微纳光学元件。课程最后，朱庆峰老师列举了两个应用场景，与学员们共同讨论其VCSEL设计要素，为学员们在实际设计过程中提供了更多值得借鉴的启发！

天津驭光科技有限公司总经理朱庆峰的授课风采

8月30日上午，我们迎来了此次培训的最后一节课——《VCSEL汽车应用》，由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所副研究员张建伟为大家讲解。张建伟老师深耕VCSEL领域多年，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。课程开始，张建伟老师首先介绍了近红外波段半导体激光光源的工作原理，对比分析了EEL及VCSEL激光器的各自优势所在，正是由于二者结构特点不同，在激光雷达中的应用也大有不同。其中EEL凭借其高功率输出的特点，主要应用于机械扫描式激光雷达；而VCSEL则在体积、成本、固态化方面具有明显优势，因此为固态Flash激光雷达所青睐。随后，张老师简要阐述了高功率VCSEL技术应用现状，结合典型案例，详细分析了激光雷达适用的高功率VCSEL技术。提到高功率VCSEL激光器的制造工艺难点，张建伟老师重点从台面制备、侧壁氧化、绝缘介质掩膜、蒸镀电极到解离封装等外延制备、芯片制造、封装工艺等方面进行讲解，为学员全面展现出VCSEL制造工艺的魅力。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所副研究员张建伟的授课风采

真知灼见频现，学习氛围浓郁

此次培训课程环环相扣、层层递进，系统性、科学性强，通过理论讲解+案例分享方式，有效促进了学员对知识和技能的吸收达到最大化。整个培训期间，学员的虚心请教、认真笔记、踊跃提问都感动着麦姆斯咨询的每一位工作人员，学员与讲师交流互动是常态，三五成群地探讨问题更是一道美丽的风景线。愿此次培训给学员们带来丰富知识的同时，大家也能够通过麦姆斯咨询平台互通有无，促进彼此合作与进步，这也是我们培训课程最大价值所在。

踊跃发言的学员们和满满的笔记

在为期三天的知识共享与思维碰撞中，麦姆斯咨询举办的《第25期“见微知著”培训课程：VCSEL核心技术》圆满举办！麦姆斯咨询将继续保持专业精神，为广大学员求得贤师；麦姆斯咨询将继续秉承精益求精的精神，不断开拓进取；麦姆斯咨询将持续为大家带来更多的精品课程，敬请期待！

推荐培训：

2020年9月18日至9月20日
《第26期“见微知著”培训课程：红外探测器核心技术》

联系人：彭琳
电话：17368357393
E-mail：PENGLin@MEMSConsulting.com

2020年10月16日至10月18日
《第27期“见微知著”培训课程：穿戴式和植入式生物传感器》

联系人：吴越
电话：15190305084
E-mail：WUYue@MEMSConsulting.com