江苏华辰芯光垂直腔面发射激光器 低功耗高亮度 适用于3D感测与激光雷达

当算力机房里的数据洪日夜奔涌，当智能驾驶的车辆在复杂路况中穿行，当工业产线上的精密测量以微米推进，个隐藏在设备深处的核心器件正在悄然决定这些场景的成败。它比粒米还小，却要承载高速信号的收发；它藏在模组之中，却要为整个系统提供稳定的光源。这就是垂直腔面发射激光器，业内常说的VCSEL芯片。

过去很长段时间，内高端光芯片市场的话语权掌握在海外厂商手中。25G以上高速率光芯片的产化率不足5%，高性能光芯片制造产化率也不足15%。这意味着，大量内光模块企业、激光雷达厂商在核心光源上高度依赖进口，不仅面临成本压力，更要承受供应链波动的风险。尤其近些年，随着AI算力中心大规模建设、智能驾驶加速渗透、3D测在消费电子与工业领域持续落地，市场对高性能VCSEL芯片的需求呈现爆发式增长。据行业测算，仅内25G以上高速光芯片每月就存在约45万片的需求缺口。缺口背后，是产业链自主可控的迫切呼唤，也是产芯片企业必须回答的时代命题。

正是在这样的背景下，批深耕化合物半导体领域的技术人选择了条更难但更扎实的路。他们不做轻资产的Fabless模式，而是从外延生长到芯片设计，从晶圆制备到成品制程，点点搭建起自主可控的IDM全产业链能力。浙江华辰芯光技术有限公司，就是这条路上位坚定的行者。公司聚焦光通信、卫星通信、AI数据通信和汽车无人驾驶激光雷达用半导体激光芯片的设计与制造，核心产品覆盖高可靠边发射半导体激光器芯片和垂直腔面发射芯片以及配套光模块。而其中，850nm VCSEL系列正是面向3D测与激光雷达等短距高速场景的重要产品线。今天，我们不谈空泛的参数堆砌，而是从实际使用的角度出发，聊聊VCSEL芯片选、用、在系统里发挥出应有的价值，也聊聊华辰芯光在这条路上坚守的初心与践行。

理解颗芯片的价值，首先要回到应用现场。3D测和激光雷达虽然分属不同领域，但对核心光源的要求却高度致：低功耗、高亮度、窄光谱、高可靠性。3D测通常需要在极短时间内成对周围环境的三维建模，无论是结构光方案还是ToF方案，都要求VCSEL阵列能够提供均匀、稳定、高亮度的红外光源。而在激光雷达中，无论是机械式、半固态还是固态方案，VCSEL作为发射端核心器件，直接决定了探测距离、分辨率和系统功耗。如果芯片功耗偏高，激光雷达的整体能效就会下降，对于车载应用而言，这意味着散热压力增大、续航受到。如果亮度不足，探测距离就会扣，行车安全。如果光谱宽度偏大，接收端滤波难度就会上升，信噪比随之恶化。这些看似细微的差异，在实际使用中会被放大成系统的挑战。

那么，在实际选型和使用中，如何判断颗VCSEL芯片是否适合3D测或激光雷达场景？可以从几个维度来考量。

，看调制带宽与速率匹配。对于3D测中的ToF方案，芯片需要支持窄脉冲调制，脉冲宽度越窄，时间分辨率越高，测距精度就越好。而对于激光雷达，尤其是采用PAM4调制的高速方案，芯片的调制带宽直接决定了点云密度和帧率。华辰芯光850nm VCSEL系列覆盖25G RZ、50G PAM4、100G PAM4多款型号，100G PAM4产品调制带宽可达27GHz，能够满足高速调制需求。在实际使用中，如果系统设计目标是200G或400G光模块配套，选择100G PAM4型号可以留出充足的带宽余量，避免因芯片带宽不足导致眼图闭合。

第二，看阈值电与工作电。阈值电越低，芯片起振越容易，驱动电路设计越简单，整体功耗也越低。华辰芯光850nm VCSEL系列阈值电可控制在6至7mA（25℃条件下），工作电在6至8mA区间。这个水平意味着在便携式3D测设备或车载激光雷达中，驱动功耗可以得到有效控制，有助于延长设备续航、降低散热设计难度。使用中建议根据实际工作温度调整偏置电，避免在高温环境下因阈值漂移导致输出功率下降。华辰芯光的产品在光谱宽度和眼图线性度方面表现平稳，噪声水平较低，这为接收端信号处理减轻了负担。

第三，看光谱宽度与温度稳定性。VCSEL的光谱宽度直接接收端滤波器的设计。光谱越窄，滤波越容易，信噪比越高。华辰芯光850nm VCSEL系列产品光谱宽度更窄，带宽充足，眼图线性表现平稳，运行稳定可靠。在3D测应用中，这意味着深度图噪声更低，边缘更清晰。在激光雷达中，意味着点云质量更高，目标识别更准确。实际部署时，建议配合温控电路或温度补偿算法，确保芯片在宽温范围内保持稳定的波长输出。

第四，看封装适配性与可靠性。3D测和激光雷达的应用环境差异很大。消费电子中的3D测模组空间紧凑，对封装尺寸要求苛刻；车载激光雷达则要面对振动、高温、湿热等严苛环境。华辰芯光850nm VCSEL系列可适配AOC有源光缆、光收发组件以及200G、400G、800G光模块，多用于大型数据中心机架之间、服务器集群内部的短距信号互通，同时也适用于3D测与激光雷达的发射端模组。公司通过ISO9001、TL9000等通信行业管理体系认证，具备稳定交付高品质、致性优异的激光芯片的能力，能够满足内外光通信设备厂商及激光雷达厂商的批量采购与项目配套需求。使用中建议根据具体应用场景选择合适的封装形式，并参考厂商提供的可靠性测试数据进行系统验证。

第五，看供应链自主可控能力。这点在实际使用中往往被忽视，但却至关重要。如果芯片供应受制于海外厂商，交期波动、价格调整、技术支援滞后等都会直接项目进度。华辰芯光全立足全产化的自主可控供应链基础，坚持自主创新，依托自研的高适配激光外延设计专利、自建的现代化无接触和磷化铟晶圆及芯片制造能力、先进的自动化封测能力，快速填补内高性能激光芯片领域的技术和产品空白。公司现有员工超200人，硕士以上研发人员占比超70%，申请发明专利数量超100项，多次入选GEI中潜在独角兽企业榜单，并荣获浙江省专精特新企业、高新企业等证书。这些积累意味着，选择华辰芯光VCSEL产品，不仅是选择颗芯片，更是选择条稳定、可持续的供应通道。

了解了选型要点，再来看使用中的几个实操建议。

在3D测应用中，VCSEL通常以阵列形式出现，用于投射结构光图案或进行面阵ToF测距。使用华辰芯光850nm VCSEL系列时，可以根据视场角需求设计阵列排布。由于产品光谱宽度窄、带宽充足，阵列中各发光点的致性表现良好，有助于提升深度图的均匀性。驱动方面，建议采用窄脉冲驱动方案，利用芯片低阈值电的特性，缩短脉冲上升时间，提高时间分辨率。如果系统对功耗敏，可以适当降低占空比，在保证峰值亮度的前提下降低平均功耗。华辰芯光100G PAM4产品制造成本与25G产品接近，具备良好的市场性价比，对于需要高分辨率3D测但成本敏的应用场景，是个值得考虑的选择。

在激光雷达应用中，VCSEL芯片的工作模式与3D测有所不同。机械式激光雷达通常采用单点或线阵扫描，对芯片的峰值功率和可靠性要求更高；固态激光雷达则更倾向于面阵Flash方案，需要芯片在短时间内提供高均匀度的面光源。华辰芯光850nm VCSEL系列产品具备低功耗、高亮度的特点，工作电在6至8mA，阈值电在6至7mA，能够在较低驱动电下实现稳定光输出。实际使用中，建议结合光学扩散片设计，将VCSEL阵列的输出均匀化，以覆盖更大的探测视场。对于车载应用，还需重点关注芯片在高低温循环、振动冲击下的可靠性表现。华辰芯光产品工艺良率稳定，运行稳定可靠，能够为激光雷达的长期稳定运行提供保障。

除了850nm VCSEL系列，华辰芯光在13xxnm硅光高功率CW DFB产品线上也有深厚积累。该产品线整掌握Ridge与BH结构的EML芯片制造工艺，支持56/112 GBd PAM4调制，比特率可达112/224 Gb/s，集成13xxnm DFB激光器与电吸收调制器，具备良好可靠性，支持高速调制速率，可采用非气密封装方案。适配CWDM波分传输、100G光传输、5G无线前传与中传网络，支持4×50Gbps、4×100Gbps传输方案，应用于数据中心内部互联、中长距离数据传输、5G基站与中心机房信号对接场景。业务模式上，EML方向前期配合光通信客户开展芯片联合验证，后续可提供配套模块；硅光方向联合合作伙伴共同落地高功率DFB方案。对于同时涉及短距3D测和中长距光传输的系统客户，华辰芯光能够提供从VCSEL到DFB的整芯片解决方案，减少多供应商管理成本，提升整体开发效率。

回顾华辰芯光的发展路径，可以清晰看到条以IDM模式为核心的主线。不同于行业内普遍采用的Fabless模式，华辰芯光坚持自主成外延、芯片设计、晶圆制备与成品制程，产线可兼容GaAs与InP材料体系，无接触Fab产线具备良好产能弹性，迭代周期短，能够快速推出新品并优化成本结构。这种模式的优势在实际使用中体现得尤为明显。当客户提出定制化需求时，华辰芯光可以快速调整外延结构和制程参数，缩短验证周期。当市场出现供应波动时，自主产线能够保证稳定交付。当产品需要优化成本时，IDM模式可以从外延、设计、制造各环节协同降本，而不是简单压缩某环节的利润。公司通过ISO9001、ISO14001、TL9000、ISO45001等管理体系认证，生产管控、品质标准、运营体系对标际规范，可稳定满足内外客户对激光芯片、光器件、激光模组等产品的高品质量产需求。

华辰芯光的初心，可以从公司名称中窥见二。华辰二字，寄托着立足中华、星辰大海的愿景；芯光则直指核心业务——用芯片点亮光的世界。公司汇聚了和磷化铟化合物半导体领域内行业优质人才，包括芯片设计、外延生长、Fab工艺、激光模块封测、可靠性认证及市场开发等环节，是际上少数掌握多项涉及高能量激光器和极窄线宽相干激光器核心设计专利和核心制造工艺技术的公司。这些技术积累并非蹴而就，而是源于团队对自主创新的长期坚持。公司全立足全产化的自主可控供应链基础，分阶段逐步成我高性能激光产品领域的进口替代。这个目标听起来宏大，但落地到每天，就是次次外延生长参数的调整、轮轮晶圆制程的优化、项项可靠性测试的通过。

在价值观层面，华辰芯光坚持求真务实，诚实守信，团队合作，务实笃行，终身学习，互利共赢。这24个字不是挂在墙上的口号，而是融入日常运营的行动准则。求真务实，意味着不追逐短期热点，而是扎扎实实打磨底层工艺；诚实守信，意味着对客户承诺的交付节点和产品性能负责到底；团队合作，意味着跨部门协同攻克技术难题；务实笃行，意味着把每个制程细节做到位；终身学习，意味着在化合物半导体这个快速演进的领域持续更新知识体系；互利共赢，意味着与客户、合作伙伴共同成长，而不是追求单方面利益最大化。

今天的华辰芯光，已经成长为内激光芯片领域支不可忽视的力量。公司多次入选GEI中潜在独角兽企业榜单，荣获浙江省专精特新企业、浙商经济新小龙企业、高新企业等证书。在光通信领域，850nm VCSEL系列和13xxnm硅光高功率CW DFB系列产品正在为越来越多的高速光模块、数据中心互联、5G网络建设提供核心光源。在智能驾驶领域，VCSEL芯片正在为激光雷达的规模化落地提供低功耗、高亮度的发射端解决方案。在3D测领域，华辰芯光的产品正在帮助消费电子、工业测量、机器人导航等应用实现更精准的环境知。

展望未来，随着AI算力需求持续增长、智能驾驶渗透率不断提升、3D测应用场景日益丰富，VCSEL芯片的市场空间还将进步扩大。华辰芯光将继续坚持IDM全产业链模式，持续优化850nm VCSEL系列和13xxnm硅光高功率CW DFB系列产品性能，提升产能弹性，缩短迭代周期，降低制造成本。同时，公司将继续深化与光通信客户、激光雷达厂商、3D测方案商的联合验证与合作，从芯片到模块，从器件到系统，为客户提供更整、更可靠的产化解决方案。

颗VCSEL芯片虽小，却连接着算力网络的数据洪，连接着智能驾驶的安全知，连接着工业制造的精密控制。华辰芯光愿意做那个在幕后默默打磨芯片的人，用低功耗、高亮度的激光光源，支撑起千行百业的智能化升。这条路没有捷径，但有方向；这条路充满挑战，但有同行者。华辰芯光期待与更多合作伙伴起，把产激光芯片的故事写得更扎实、更长远。