據麥姆斯咨詢報道,歐司朗光電半導體(以下簡稱:“歐司朗”,英文:Osram)是歐司朗集團公司旗下的子公司,總部位于德國雷根斯堡,主要提供光電元器件,例如LED、VCSEL、大功率邊發光激光器(EEL)以及傳感器等。歐司朗在行業內的非凡影響力,不僅體現在其擁有該領域全球領先的市場份額,更是因為其參與制定了很多車規級標準,以高可靠性產品引領市場。
2020年9月24日,由麥姆斯咨詢主辦的『第三十屆“微言大義”研討會:3D視覺技術與應用』上,歐司朗紅外與傳感器市場經理熊麗媛女士向在場觀眾分享了歐司朗對“3D傳感市場、3D傳感光源選擇”的理解,以及歐司朗VCSEL技術和產品組合、實際應用案例情況,充分展現了歐司朗在3D傳感VCSEL領域的全面優勢!
歐司朗光電半導體紅外與傳感器市場經理熊麗媛女士發表精彩演講
產業優勢:全球化布局,VCSEL全產業鏈模式
歐司朗產品線覆蓋了人類生活的方方面面,完美地實現了產品寬度和深度的結合,而且在每個領域都深耕細作,有很多技術沉淀和應用案例。歐司朗光電半導體業務主要分為四大板塊:汽車、傳感、可視化和照明。熊麗媛女士重點介紹自己所在部門——傳感領域,主要提供紅外LED、VCSEL以及相關傳感器,應用于智能手機人臉解鎖、可穿戴設備(如智能手環)的心率血氧檢測、安防監控、輔助駕駛等領域。
得益于歐司朗的全球化布局,不管是LED還是VCSEL,從研發、設計、生產,到封裝、測試,歐司朗覆蓋了整個產業鏈的全部環節:研發和芯片設計在德國,封裝生產在馬來西亞和中國無錫,辦事處網點輻射全球各地。熊麗媛女士表示“歐司朗在產業鏈的每一環節都親力親為,取得了非常多的專利和深厚的技術沉淀。”同時,歐司朗是此次參會唯一一家同時布局LED、EEL和VCSEL的公司。
歐司朗LED和VCSEL全球業務布局一覽
技術優勢:紅外光源底蘊深厚,各項指標全球領先
據第三方咨詢機構數據表明,到2025年,3D傳感市場規模將達到150億美元,其中智能手機、消費電子和汽車占市場份額的80%,3D傳感無疑是未來的朝陽產業。但無論應用端采用哪種3D視覺解決方案(ToF、結構光、雙目),都離不開紅外光源。熊麗媛女士表示“紅外光源本身是大有差別的,如何選擇也大有學問!”綜合溫漂、半波寬、上升下降速度、光型等參數,VCSEL的優勢則在紅外光源家族中凸顯出來,同時,VCSEL封裝與LED一樣簡單,成本優勢明顯。綜合上述優勢,VCSEL定會成為3D傳感市場潛力最大的產品。
紅外光源(LED、VCSEL和EEL)特性對比
消費類應用尤其是智能手機對VCSEL提出的要求也越來越高,如果VCSEL電光轉換效率更高,功耗更低,散熱更好,這對手機電池的壽命和待機時間改善都是非常有利的因素。多結VCSEL則能夠更好地滿足上述要求。簡單來講,多結VCSEL的工作原理就是將多個PN結串聯,帶來的結果則是用同樣的電流獲得相應倍數的光功率,或者說要獲得同樣的光功率,只需要N分之一的電流即可,這樣節省了功耗,降低了對電流的壓力。多結VCSEL的功率密度高,因此芯片可以做得很緊湊。對于智能手機來講,選用多結VCSEL既可以節省設計空間,也優化了配光設計。
熊麗媛女士向在場觀眾分別展示了歐司朗單孔1/2/3結VCSEL、陣列1/2/3結VCSEL的實測數據:
“從單孔1/2/3結VCSEL性能數據看到,功率幾乎呈線性增長。
電壓增長速度小于功率增長速度,PCE相應地提升。
陣列1/2/3結VCSEL也表現出同樣的趨勢。
”
歐司朗單孔1/2/3結VCSEL性能對比
過去業內認為VCSEL功率做不大,因此難以落地于遠距離傳感應用。熊麗媛女士對此觀點進行了糾正“拋開電流和驅動條件去談功率,是不嚴謹的。”她展示了VCSEL如何在短脈寬電流下獲得大功率。此外,VCSEL出光形狀酷似“甜甜圈”,四周比較亮,但多結(兩結、三結)VCSEL出現中間越來越暗的趨勢。歐司朗通過特殊的設計實現小山峰型的出光光型,不管是兩結還是三結,不僅四周有亮度,中間也有亮度,從而獲得更均勻的配光效果。
歐司朗通過特殊的設計獲得更均勻的出光效果
產品優勢:選型表完整,諸多全球成功案例顯實力
目前,歐司朗已布局了豐富的VCSEL芯片產品線:不同封裝方式(QFN封裝、陶瓷封裝……)、不同波段(850 nm、940 nm……)、是否集成光電探測器(PD)監測選項、不同功率段、不同視場角(FOV)。在封裝成品和裸芯片領域,歐司朗都可以提供非常完整的產品選型。
歐司朗提供豐富的VCSEL芯片產品
最后,熊麗媛女士分享了歐司朗與全球客戶完成的VCSEL成功應用案例,例如定制的IC驅動器與VCSEL集成的模組、隨機點陣芯片、可尋址分區點亮芯片等,并展望未來,VCSEL讓3D傳感更多地走進我們的生活。
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原文標題:歐司朗:VCSEL,如何讓3D傳感走進生活?
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