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《英国激光器公司Vector Photonics筹集1万英镑用于1瓦全半导体PCSEL激光器商业化》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： 李衍
  • 发布时间：2023-04-25
  • 据eenewseurope网4月24日报道，英国激光器开发公司Vector Photonics表示，基于其目前在PCSEL的数据通信应用方面的商业化工作，将通过英国ZEUS工业研究项目获得100万英镑，推进1W全半导体光子晶体表面发射激光器(Photonic Crystal Surface Emitting Laser，PCSEL)在AI芯片应用上的商业化进程。该公司声称，该PCSEL的光功率将至少是现有DFB激光器的十倍，目前DFB激光器最大工作功率为100mW。虽然目前的AI芯片使用多个DFB激光器来实现具有合适光功率的单个数据传输通道，但Zeus资助Vector Photonics公司开发的PCSEL，将能够为每个芯片提供多达20个数据通道以支持AI芯片。该Zeus项目为期24个月，涵盖用于AI芯片的1W PCSEL的设计、模拟、制造和测试。该项目是一项合作基金，其中Innovate UK出资70万英镑、英国创新与科学种子基金出资30万英镑。

    PCSEL具有低成本、高速度和高功率的鲁棒性，与现在常用的VCSEL（垂直腔面发射激光器）和EEL激光器（边缘发射激光器）相比，其具有巨大的优势，VCSEL会影响波长范围和功率，而EEL激光器成本高且易损坏。

  • 原文来源：https://www.eenewseurope.com/en/1m-project-for-1w-pcsel-for-ai/
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相关报告

  • 《硅基连续波QDash激光器》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：Lightfeng
    • 发布时间：2020-12-06
    • 中国香港科技大学（HKUST）宣称制造了首个硅基连续波（CW）C波段（?1580nm波长）QDash激光二极管，其阈值电流密度低至1.55kA / cm2。该团队还建议QDash格式可用于半导体光放大器、调制器和光电探测器。除了高速大容量数据传输外，此类器件还可以用于光检测和测距（LiDAR）组件。 将硅基板在氢气中进行800℃的退火。第一缓冲层是1μm的砷化镓（GaAs），作为平面硅和InP晶格之间的中间层。通过在330°C至780°C之间进行五阶段热退火循环，可降低此缓冲区中的缺陷密度，并将x射线衍射（XRD）摇摆曲线半最大宽度（FWHM）从580弧秒减小到380弧秒。在10μmx10μm场的原子力显微镜分析中，平面Si（GoPS）上GaAs的均方根（RMS）表面粗糙度为1.1nm。 3.1μmInP缓冲液也分三步生长：445°C、555°C和630°C。在最高温度下生长InP，超晶格之间的InP间隔层厚度为250nm。2.8nm RMS的表面粗糙度略大于GaAs表面。表面的透射电子显微镜（TEM）分析给出了3.6x108 / cm2的缺陷密度的估计值，标准偏差为0.4x108 / cm2。 在此材料上生长了各种QDash结构。QDashs本身是从应变InGaAs上的InAs层组装而成的。使用InGaAs和/或InAlGaAs封盖工艺在低温和高温步骤中生长了一系列“井中”（DWELL）QDash层。QDash DWELL被夹在单独的限制异质结构之间，即InP模板晶格匹配的InAlGaAs覆层。 为了确定包层的最佳光学限制，改变折射率对比和层厚度，研究人员制作了三个不同的样品。发现QDashs沿[1-10]方向拉长，点密度为3.5×1010 / cm2。使用了InGaAs帽的样品B光致发光强度最高，从而减小了阱与QDash之间的能隙。 相对于样品C，样品B中InAlGaAs势垒的较低铝含量也降低了带隙并增加了折射率。这应导致改善的光学限制，但是减小的带隙可能会降低DWELL层中载流子限制的风险。 对于电泵浦激光器，生长顺序为600nm n-InP触点、630nm n-InP包层、三层QDash有源区、1500nm p-InP包层和140nm p-InGaAs触点。 三种类型的QDash结构用于脊形波导激光二极管中，第一台面终止于有源区上方，第二台面终止于n-InP接触层。在切割成激光棒之前，将样品减薄至100μm。刻面未涂覆。所有器件的脉冲测试中的开启电压约为0.7V。样品A的激光二极管在连续波（CW）工作时不会发光。同样，样品B在低阈值电流方面以及在最高温度90°C下的操作表现最佳。在脉冲条件下，样品B激光二极管的特征温度（T0）反映阈值变化较高。 激光二极管结构的变化（脊向下一步形成到n-InP触点）使得在8μmx1.5mm器件的CW操作中，可以将阈值电流密度降低到1.55kA / cm2。单面输出功率高达14mW。由于腔体尺寸较大，发射光谱由多个集中在1580nm处的峰组成，支持多种Fabry-Perot模式。
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  • 《半导体激光器的星辰大海》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2022-01-18
    • 2021年12月24日，西安炬光科技登陆上交所科创板上市。到下午收盘，炬光科技报192.90元，上涨145.14%，总市值173.53亿元。这是A股光学元器件的又一资本动作。   当月9日，武汉仟目激光有限公司发生工商变更，新增OPPO关联公司巡星投资有限公司为股东。OPPO正在投资半导体，并且在12月推出了马里亚纳芯片。而本次OPPO投资元器件激光器相关产业，也是看到了这一行业的发展潜力。 市场不相信眼泪 半导体激光器又叫“半导体激光二极管”，是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。 1962年世界上第一台半导体激光器发明问世，其不断的发展进步极大地推动了其他科学技术的发展，半导体激光器被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一。现在，半导体激光器已成为世界上发展最快的一门激光技术。半导体激光器体积小、结构简单、价格较低廉，它目前在光电子领域中应用非常广泛，并已经受到世界各国的高度重视。 半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术。它可以用于激光引信、激光雷达、光线通信、激光治疗等。根据《2020中国激光产业发展报告》，2019年度全球激光器主要最终应用于激光材料加工和光刻市场、通信和光存储市场、科研和军事市场、医疗和美容市场、仪器与传感器市场、显示与打印市场等。 如今，这一行业的主要技术突破方向是功率，如何实现大功率的半导体激光器一直以来都是研究的前沿和热点。实现大功率的半导体激光则需要大功率发射半导体激光芯片和大功率半导体激光合束技术来共同实现。   应用上的突破则是向消费领域下沉，这给行业了带来新的思路变化，苹果是启发者。2017年iPhone X开始使用结构光作为FaceID技术，2018年的iPhone使用了光子公司Lumentum 公司的垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为传感光源。Lumentum是半导体激光器的重要厂商，但与II-VI等还有较大差距。 2021年第一季度II-VI财报发布之后，一些华尔街分析师猜测，II-VI又一次夺走了Lumentum的市场份额。近年来，两家光子学公司都在3D传感VCSEL产品上进行了大量投资，不过最初在iPhone手机中进行的初始应用，现在已遍及安卓手机平台以及智能手机之外的应用领域。 从现在的半导体激光器来看，产业结构主要包括材料、芯片、器件、模块、系统等应用节点，上游的材料和芯片产业还是中下游的器件、模块、系统产业都是技术和资金密集型产业，需要长久的技术沉淀和巨额的资金投入。 美国公司是半导体激光器的主要玩家，也是半导体工厂的主要激光器供应商。此前Lumentum 与Oclaro公司合并， II-VI与Finisar公司重组，头部公司强强联合，这对产业内其他中小型企业的生存现状产生严重影响。合并后，II-VI成为半导体激光器整体市场的第一，而Lumentum则是第二名。但是，两者仍然没有占据一半的份额，也就是说，这一市场竞争极其激烈。 中国的半导体激光器市场 2015年，中国取代欧洲成为半导体激光器最大的消费市场。 2013年以来，我国光纤激光器市场规模逐年增长，光纤激光器成为工业激光器最大产品结构，作为光纤激光器泵浦的半导体激光器市场规模快速扩大，2015年、2016年、2017年是我国半导体激光飞速发展的3年，2017年以后，由于部分光纤激光器龙头厂商开始大批量单独生产LD器件和LD芯片，减少了对半导体激光器泵浦采购。同时近年来，国内经济发展承压，国际贸易形式严峻摩擦不断，半导体激光器市场增速面临较大压力，到2019年，我国半导体激光器市场规模为19.79亿元，同比仅增长10.6％。 2018年全球激光行业产品总收入达到137.54亿美元。一方面随着国内企业突破激光器核心技术，国内激光设备的容量呈现爆发式增长。中国半导体激光器销售规模于2014年至2018年实现近5倍的增长，年复合增长率超过38%。受益于半导体原材料平均成本下降、中国半导体材料厂商资源整合能力提升、激光器封装成本降低等因素，中国半导体激光器企业在运动的市场格局中逐渐崭露头角。 此前，国际上从事半导体激光器的企业有美国企业、德国TRUMPF、DILAS等。由于国外半导体激光器研发起步早，技术积累更深厚也形成了较为稳固的产业链，因此外国公司在这一行业占据了非常大的市场份额。 芯片领域，半导体激光器也形成了Foundry、IDM、Fabless的模式，其主要区分标准与芯片类似。长光华芯便是其中的IDM代表，9月，苏州长光华芯已经通过上市委会议，成功进入到提交注册阶段。从资本市场来看，2021年下半年成为这一行业的上市小高峰。 根据招股书，长光华芯本次发行募集资金重点投向 “高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目”、“垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）及光通信激光芯片产业化项目”及“研发中心建设项目”。2020年，长光华芯新增高效率VCSEL系列产品，在这一技术领域落下重子，誓要加入队伍前列。 而说到VCSEL，就不得不提到纵慧芯光。在2019年全球ToF传感器市场中，纵慧芯光的VCSEL占比达到32.6%，仅次于市占率37%的Osram，排名全球第二。 纵慧芯光主要研发生产制程在650nm至1000nm的VCSEL芯片、器件及模组等产品。从华为P30和华为Mate 30 Pro开始，纵慧芯光进入VCSEL供应商名单。2020年，纵慧芯光获得了华为旗下哈勃科技的新一轮投资。2021年9月7日，纵慧芯光完成了两亿元C3轮融资，由武岳峰领投，比亚迪等跟投。其表示本轮融资将用于推进产品技术的升级完善和汽车电子领域的布局。 而这次融资同样显示了半导体激光器也将从消费电子走向汽车行业，进入新的发展天地。 目前来说，国内公司在半导体激光器的市场上发展极其迅速，在许多领域已经有了话语权，但多是各自奋斗还没有形成产业的联盟，并且在高精尖技术上仍然受到国外传统公司的压制，同样需要奋发上进。
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