~有助于减轻激光光源电路的设计负担并提高测距精度~
全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)确立了一项VCSEL*1模块技术,该技术通过提高VCSEL的输出功率,进一步提高了空间识别和测距系统(TOF系统*2)的精度。
以往采用VCSEL的激光光源中,作为光源的VCSEL产品和用来驱动光源的MOSFET产品在电路板上是独立贴装的。在这种情况下,产品之间的布线长度(寄生电感*3)无意中会影响光源的驱动时间和输出功率,这就对实现高精度感应所需的短脉冲大功率光源带来了局限性。
ROHM此项新技术的确立,将新VCSEL元件和MOSFET元件集成于1个模块封装中,通过尽量缩短元件间的布线长度,能更大程度地发挥出各元件的性能,且不易受阳光带来的外部干扰影响。同时实现了短脉冲(10纳秒以内)驱动,以及高于以往产品约30%的输出功率。
实际上,在由激光光源(VCSEL模块)、TOF传感器(图像传感器等感光传感器)、控制IC组成的空间识别和测距系统中,对采用该技术的VCSEL模块进行评估时发现,该模块对TOF传感器的反射光量比以往的产品约增加了30%,这将有助于提高TOF系统的精度。
采用该技术的VCSEL模块适用于需要高精度感应的移动设备的人脸识别系统和工业设备的AGV(无人搬运机器人)等领域,预计将于2021年3月之前向市场推出产品。另外,ROHM同时还在推进高输出功率激光技术的开发,以满足车载用LiDAR*4等市场需求。
近年来,在智能手机的人脸识别系统和平板电脑终端的空间识别系统中,已采用VCSEL作为激光光源,这使VCSEL的应用迅速普及。另外,在其他很多领域,包括运用在工业等领域的AGV和通过手势、形状识别的检查系统的应用也越来越普及,预计未来VCSEL的需求会进一步增长。
其中,在需要自动化的应用中,要求光源实现短脉冲驱动与更高输出功率,以实现更高精度的感应。
ROHM为了提高已经量产的VCSEL产品的输出功率,新确立了新型VCSEL模块技术。同时通过实现短脉冲驱动和高输出功率,从而有助于进一步提高空间识别和测距系统的精度。
<ROHM致力于激光光源领域的行动>
一直以来,ROHM致力于开发并供应包括LED在内的FP型激光二极管和VCSEL产品,而最近此类产品开始应用在打印机和自动清洁机器人等领域。
同时,运用以往开发各种产品过程中所积累的光电元器件的开发经验和诀窍,持续推进VCSEL模块技术的研究开发,以更大程度地发挥出VCSEL元件的性能,并进一步提高输出。
ROHM在研发出来的光源元件中融入此次的应用技术,开发出特色鲜明的激光光源产品,为提高空间识别和测距系统的精度做出了贡献。
<关于VCSEL模块技术>
该技术是通过模块化的形式实现的,即以适当的形式将ROHM开发的模块用的新VCSEL元件和MOSFET元件一体化封装来实现的。为了更大程度地发挥出元件的性能,尽可能地降低元件间与电路的布线长度成正比的寄生电感,从而使高速驱动和更高输出功率成为可能。由此,即实现了不易受阳光带来的外部干扰影响的短脉冲(10纳秒以内)驱动,又使输出功率提高了约30%(与以往未模块化的结构相比)。
此外,由于一体化封装,本技术还可以减少安装面积和电路设计负担,高速驱动和更高输出使驱动效率更高(可以更快、更低电压地工作),从而有助于应用更加节能。
<术语解说>
*1)VCSEL:
Vertical Cavity Surface Emitting LASER(垂直腔面发射激光器)的缩写。以往多用于通信领域,近年来也被用于感应系统发光单元的光源。
*2)TOF系统:
TOF(飞行时间法;时差法)是“Time of Flight”的缩写,是一种通过测量作为光源的光的飞行时间来计算距离并感测空间的手法。TOF系统即使用了该手法的空间识别和测距系统。
*3)寄生电感:
取决于电子电路的布线长度,工程师无法避免在电路图中出现的线圈成分(电感)。会使交流信号不容易通过。
*4)LiDAR:
Light Detection and Ranging的缩写,由TOF系统(光源和TOF传感器或图片传感器)等组成,用来感测周围情况的一种应用。
【关于罗姆(ROHM)】
罗姆(ROHM)成立于1958年,由起初的主要产品-电阻器的生产开始,历经半个多世纪的发展,已成为世界知名的半导体厂商。罗姆的企业理念是:“我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难,都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品,并为文化的进步与提高作出贡献”。
罗姆的生产、销售、研发网络分布于世界各地。产品涉及多个领域,其中包括IC、分立式元器件、光学元器件、无源元器件、功率元器件、模块等。在世界电子行业中,罗姆的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许,成为系统IC和先进半导体技术方面的主导企业。
【关于罗姆(ROHM)在中国的业务发展】
销售网点:起初于1974年成立了罗姆半导体香港有限公司。在1999年成立了罗姆半导体(上海)有限公司, 2006年成立了罗姆半导体(深圳)有限公司,2018年成立了罗姆半导体(北京)有限公司。为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求,罗姆在中国构建了与总部同样的集开发、销售、制造于一体的垂直整合体制。作为罗姆的特色,积极开展“密切贴近客户”的销售活动,力求向客户提供周到的服务。目前在中国共设有20处销售网点,其中包括香港、上海、深圳、北京这4家销售公司以及其16家分公司(分公司:大连、天津、青岛、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、重庆、福州)。并且,正在逐步扩大分销网络。
技术中心:在上海和深圳设有技术中心和QA中心,在北京设有华北技术中心,提供技术和品质支持。技术中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员,可以从软件到硬件以综合解决方案的形式,针对客户需求进行技术提案。并且,当产品发生不良情况时,QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。
生产基地:1993年在天津(罗姆半导体(中国)有限公司)和大连(罗姆电子大连有限公司)分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器和光学传感器的生产,在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感器、光学传感器的生产,作为罗姆的主力生产基地,源源不断地向中国国内外提供高品质产品。
社会贡献:罗姆还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作,积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议,积极地展开关于电子元器件先进技术开发的产学联合。2008年,在清华大学内捐资建设“清华-罗姆电子工程馆”,并已于2011年4月竣工。2012年,在清华大学设立了“清华-罗姆联合研究中心”,从事光学元器件、通信广播、生物芯片、SiC功率器件应用、非挥发处理器芯片、传感器和传感器网络技术(结构设施健康监测)、人工智能(机器健康检测)等联合研究项目。除清华大学之外,罗姆还与国内多家知名高校进行产学合作,不断结出丰硕成果。
罗姆将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础,通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制,与客户构筑坚实的合作关系,作为扎根中国的企业,为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。