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首推“芯占比”概念!这家厂商将ToF光发射模组缩小60%

2018-11-06
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以时间飞行(ToF)和结构光为代表的3D摄像头技术已经成熟,未来的ToF技术将凭借自身在软件复杂性、扫描速度和适用距离等领域的优势,成为最具应用前景的3D摄像头技术。


全文2142字,阅读需8分钟

来源:国际在线


近日,接连发布的两条波士顿动力机器人的最新视频让公众倍感惊讶,一段是“跑酷阿特拉斯”的视频,显示出Atlas“轻松地”跑上2英尺高的台阶。而在另一段SpotMini机器人跳舞的视频中,则尽显了其机器人的灵活程度。


从底层技术架构上来说,波士顿机器人融合了云计算、大数据等人工智能技术,尤其是以光芯片为硬件依托的机器人3D环境感测和数据运算,帮助研发人员将机器人仿生设计做到了极致。


除了仿生机器人这一类应用之外,包括苹果、华为等手机巨头,均已在3D传感领域有所创新尝试和专利布局。例如苹果FACE ID、OPPO Find X,小米8探索版人脸识别的相继问世,赋予了消费类电子产品更多的想象空间。近日,多个手机厂商发布的新产品中,均已搭载了3D摄像头,颇受消费者追捧。


多年致力于半导体光芯片研发和量产的瑞识科技创始人汪洋博士分析认为,以时间飞行(ToF)和结构光为代表的3D摄像头技术已经成熟,未来的ToF技术将凭借自身在软件复杂性、扫描速度和适用距离等领域的优势,成为最具应用前景的3D摄像头技术。


可以预言,3D摄像头巨大的消费级和工业级需求将被引爆,而以光学元器件为基础的消费光子时代也即将来临。中科院西安光机所副研究员米磊博士曾预测称,光学成本将会占据未来所有科技产品成本的70%,光学技术将是科技产品的关键瓶颈技术。


消费光子时代的到来,对光源产品的行业应用也提出了新的需求,消费类应用场景要求硬件产品体积更小,成本更低,对于能耗和散热等指标的要求近乎苛刻,但从目前的整个行业现状来看,针对消费光子光发射模组方案的性能最优化,尚无完美的解决方案。尤其是在光芯片设计,芯片制造工艺,光学集成封装,和系统整体优化等领域,我国行业总体水平仍处在“跟跑”状态,亟待拥有自主专利、产品可靠可量产的国内厂家出现。


率先提出“芯占比”概念

瑞识科技发布TRay系列VCSEL ToF模组


为突破行业瓶颈,深圳瑞识科技在业内率先提出“芯占比”的概念,该说法类比手机行业的屏占比的定义。“芯占比”定义是指光芯片面积和芯片封装后器件面积的比值,是衡量光器件封装集成度的指标。瑞识科技独创的高芯占比封装技术,对光芯片进行精准成型封装,能有效缩小封装需要的体积,从而获得高芯占比的光源。


瑞识“芯占比”定义示意图

左边:低芯占比封装,右边:高芯占比封装


近日,瑞识科技首次正式对外发布了其自主研发的TRay系列VCSEL ToF模组,该模组采用自主设计研发的VCSEL芯片,是目前业界最高“芯占比”的ToF光源产品,可以广泛应用于人工智能、身份识别、3D视觉、辅助驾驶、安防监控、智慧物流等行业。



技术指标方面,本次发布的TRay系列VCSEL ToF模组,是瑞识科技基于完全自主知识产权发布的ToF光源产品,输出光功率超过2W,光电转换效率超过40%,FOV可定制,量产的规格有60°(H)*45°(V),55°(H)*72°(V),110°(H)*90°(V)可选。产品尺寸与目前相同光功率的3535普通封装产品相比,瑞识的产品基板面积缩小了60%,高度缩小了40%,比普通封装芯占比提高了4倍,产品尺寸和成本都大大降低。


左侧为瑞识产品,右侧为其他品牌产品


除了尺寸和成本的优化之外,瑞识科技研发团队负责人还介绍称,TRay系列产品具有低热功耗,高输出功率,高可靠性等特点,因为团队对光芯片和封装工艺都进行了全面的优化。据了解,瑞识科技拥有业内顶级的光芯片设计团队,并已经布局了完整的芯片供应链。此次发布的ToF模组,采用自主设计开发的940nm VCSEL光芯片,从外延生长,到器件设计,可靠性,和量产工艺开发都自主设计并进行了全面的优化。瑞识在光芯片设计,芯片封装,器件级光学集成方面已申请了近20项国内外发明专利。



致力于用光学技术创新生活方式

实现消费光子时代光学器件性价比最优


在光芯片封装传统工艺上,目前行业通行的封装方式是芯片底部接触封装基板,是芯片对外导热唯一的通道,接触面积较小;众所周知,应用于ToF产品的VCSEL是发热量大的器件,要保证器件的热稳定性,基板需要有足够的散热面积,所以常规VCSEL封装基板尺寸都是比较大的,用芯占比的概念计算,常规封装方案芯占比仅8%左右。


而瑞识科技的高芯占比封装技术,不只是单纯的将芯片封装基板缩小,而是充分考虑了产品的散热通道的扩展,以及器件总体量子效率的提高。研发团队通过工艺设计以及材料开发,保障产品的热阻不随基板尺寸的缩小而增加,甚至能得到比常规低芯占比封装器件更低的热阻,更好的散热效果,获得真正可靠性优秀的高芯占比光源。


在保证品质的前提下,瑞识科技可以将产品做到极致的小尺寸,为产品的应用尤其是消费光子领域的应用提供更多的可能性;同时产品成本通过技术创新得以大大的降低,为半导体光源器件广泛应用提供价格保障;此外,小到芯片级的封装窗口,能大大简化光学系统设计,有助于器件级的光学系统集成。瑞识的高“芯占比”封装是一项平台封装技术,不仅可以用于ToF光发射模组,也可以用于其它光源类产品封装。瑞识也正在积极开发相关产品,相信不久会有更多类别的产品面世。


据了解,瑞识科技(RAYSEES)是一家来自硅谷的高科技创业公司,由美国海归博士团队创建。核心团队在半导体光学领域深耕多年,拥有国际领先的光电芯片和器件自主研发和创新能力。目前,瑞识科技已掌握包括光芯片设计、光学透镜集成、器件级集成封装、光电系统整合优化等关键技术,公司目前已进行了全方面的专利布局,申请国内外技术发明专利二十余项。


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