據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，華芯半導(dǎo)體是目前國(guó)內(nèi)唯一一家能夠自主完成垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）和藍(lán)光半導(dǎo)體激光器芯片外延及芯片工藝制造，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的高科技公司。華芯半導(dǎo)體從2017年11月份開始批量出貨激光器芯片，但是其VCSEL的可靠性與進(jìn)口芯片相比，有差距嗎？華芯半導(dǎo)體是如何保證國(guó)產(chǎn)VCSEL的可靠性？2018年9月10日，由麥姆斯咨詢和上海科技會(huì)展有限公司在上?？鐕?guó)采購(gòu)會(huì)展中心主辦的第二十四屆“微言大義”研討會(huì)：3D視覺技術(shù)及應(yīng)用上，華芯半導(dǎo)體副總經(jīng)理李軍先生為大家詳細(xì)闡述了華芯半導(dǎo)體的VCSEL可靠性控制方式和取得的成績(jī)。
華芯半導(dǎo)體副總經(jīng)理李軍先生發(fā)表題為《VCSEL芯片可靠性的控制》的演講
可靠性是國(guó)產(chǎn)VCSEL的焦點(diǎn)
李軍先生談到演講主題《VCSEL芯片可靠性的控制》的由來：“最近和客戶交流，客戶很關(guān)心我們國(guó)產(chǎn)VCSEL的可靠性怎么樣？跟進(jìn)口芯片相比可靠性能不能過？基于這樣的情況，今天我重點(diǎn)講述華芯半導(dǎo)體是如何保證VCSEL可靠性的。”
接下來，李軍先生從VCSEL芯片的主要性能參數(shù)、可靠性相關(guān)因素、可靠性測(cè)試方法、華芯半導(dǎo)體芯片可靠性的控制和華芯半導(dǎo)體公司簡(jiǎn)介五個(gè)方面展開了討論。
華芯半導(dǎo)體提供真正可靠的國(guó)產(chǎn)VCSEL芯片
把控VCSEL影響因素，從根源上保證可靠性
李軍先生從VCSEL工作原理和結(jié)構(gòu)談起，將影響VCSEL可靠性的因素歸納為：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料生長(zhǎng)、芯片制程和測(cè)試封裝。
就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，李軍先生解釋“材料的晶格失配程度、諧振腔厚度都要考慮。目前VCSEL在光通訊中主流速率是10Gbps／25Gbps，可靠性性非常好。實(shí)驗(yàn)室中也可以做到50Gbps，但是需要非常薄的諧振腔，這對(duì)壽命保障非常具有挑戰(zhàn)。同時(shí)，電流限制的方法也要考慮，比如采用氧化工藝或離子注入或其他的方法。另外，同等條件下工作電流密度越大，退化速度越快。”
材料生長(zhǎng)對(duì)VCSEL可靠性具有絕對(duì)的影響。材料缺陷密度尤其重要，材料缺陷密度是外延生長(zhǎng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它與多種因素有關(guān)，主要有材料生長(zhǎng)技術(shù)、原材料品質(zhì)等。李軍先生在會(huì)上談到“一般情況下，在主要技術(shù)和原材料等不變的情況下，生長(zhǎng)材料質(zhì)量，特別是材料的缺陷密度是不會(huì)有明顯差異的，這是材料外延生長(zhǎng)的特點(diǎn)，也是大部分化合物半導(dǎo)體器件量產(chǎn)的前提條件。芯片制程對(duì)可靠性的影響更多，如：劃痕、裂紋、污染等缺陷的引入，氧化孔徑是否符合設(shè)計(jì)的要求，是否存在靜電的損傷。”
為了保證VCSEL的可靠性，華芯半導(dǎo)體建立完善的可靠性測(cè)試體系。其中，壽命測(cè)試由華芯半導(dǎo)體自行完成，采用高溫加速老化；ESD測(cè)試委托第三方進(jìn)行；機(jī)械完成性中的雙85測(cè)試由華芯半導(dǎo)體完成，其他委托第三方進(jìn)行。
華芯半導(dǎo)體VCSEL可靠性測(cè)試項(xiàng)目和條件
為客戶提供高品質(zhì)低成本的產(chǎn)品，是華芯人工作的最高動(dòng)力！
李軍先生認(rèn)為，華芯半導(dǎo)體與進(jìn)口廠商相比，綜合產(chǎn)品開發(fā)周期、交貨期、安全庫(kù)存、性能、技術(shù)支持來說，華芯半導(dǎo)體具備優(yōu)勢(shì)。李軍先生為大家展示了華芯半導(dǎo)體生產(chǎn)的VCSEL可靠性測(cè)試結(jié)果，性能足以滿足客戶的全部要求。
華芯半導(dǎo)體VCSEL老化功率測(cè)試結(jié)果，通過5000小時(shí)大關(guān)
根據(jù)老化數(shù)據(jù)，華芯半導(dǎo)體VCSEL的MTTF（平均失效時(shí)間）達(dá)885年
華芯半導(dǎo)體的1W面陣VCSEL老化前后LIV（光－電流－電壓）曲線
“為客戶提供高品質(zhì)、低成本的產(chǎn)品，是華芯人工作的最高動(dòng)力！”李軍先生很自豪做到了這一點(diǎn)，“VCSEL芯片在定型之后，我們還會(huì)按照定型中確定的工藝組織批量生產(chǎn)。另外，為了確保VCSEL可靠性能夠滿足客戶的需求，我們?cè)诹慨a(chǎn)中針對(duì)不同的可靠性測(cè)試項(xiàng)目采用全檢或抽檢的方式進(jìn)行有效控制。”
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