瑞波光電半導體激光芯片綜合性能測試裝備開發通過驗收
發布時間：2018-04-28
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目前，中國每年的芯片進口額約為2200億美元。據普華永道會計師事務所稱，在全球銷售的芯片當中有59%被中國購買，但國內制造商僅占到這個行業全球銷售收入的16.2%。最近美國宣布對中興通訊進行長達7年的制裁警醒我們，必須減少對進口芯片的依賴，因為薄弱的芯片行業可能會削弱國家安全，并阻礙正在蓬勃發展的科技行業。
《中國制造2025》的報告里面提出要求，到2020年中國芯片自給率要達到40%，2025年要達到50%，“十三五”以來，隨著中國制造2025、互聯網+等國家戰略出臺和新一代信息技術迅猛發展，我國光電子器件產業也迎來了獲得了重大發展機遇，但相關基礎研發薄弱、產業創新能力不強、產業鏈發展不均衡情況依然存在，核心高端光電子器件（例如激光芯片）水平相對滯后已成為制約產業發展的瓶頸。
近年來，隨著激光技術的快速發展，國內外市場對激光產業上游芯片產品的需求量劇增，國際商業市場上對半導體激光芯片（不含封裝好的模塊）的年需求超過20 億美元，國內市場對激光芯片的年需求超過20 億人民幣。然而國內開發的激光芯片產品不能滿足國內市場需求，大部分高功率及光通信用芯片幾乎完全依賴進口。一方面由于芯片關鍵生產技術掌握在國外部分企業手中，國內生產技術與國際相比存在一定差距；另一方面，芯片生產過程中缺乏對未封裝的芯片進行檢測的先進技術，無法保證芯片產品的批量化生產。
目前，大功率半導體激光芯片主要是由西方發達國家的幾家公司所壟斷，如美國的lumentum、nLight、IPG、Coherent，德國的Dilas、Jenoptic、Osram等。國內激光芯片高漲的市場需求，推動國內芯片生產技術的發展，各科研院所及部分激光企業不斷對芯片生產工藝進行研究創新，逐步縮小與世界先進水平的差距。隨著芯片技術的進步，芯片生產工藝水平提高，產品的集成度也越來越高。為了確保功能和成品率的有效測試，半導體激光芯片生產企業及封裝廠商都在尋求高精度、低測試成本的方法，并積極開發高自動化、高集成的測試設備。國內相關測試設備基本為空白，少有的設備制造商生產的此類設備為手工操作，機械化程度低，效率低下。國內科研院所及企業所需求的自動化測試設備基本全部依靠進口，以致芯片的檢測成為眾多芯片生產企業的產能瓶頸。進口的設備雖基本能夠滿足國內企業芯片產品的測試需要，但由于國外的專業設備公司對激光芯片的制造流程和工藝并不熟悉，因此生產的設備使用起來非常不便；進口的設備還具有價格昂貴，測試功能單一的特點，目前海外大型激光芯片制造公司在測量手段方面投入非常大的人力和資源，通過自行開發測試設備，可滿足其科研和生產的需要，但是由于不同的公司要保護商業秘密彼此間沒有配合，其測試設備缺乏行業標準而且不對外銷售，國外并沒有形成成熟的激光芯片測試設備產業。因此，在整個行業的層面上來看，迫切需要通用型的檢測設備，對芯片的重要技術參數實現全方面的、快速和準確的檢測與分析。
深圳瑞波光電子有限公司作為國內極少數專注于高端半導體激光器芯片開發的新創企業，經過多年的艱辛研發和可靠性測試，已經成功開發出808nm、880nm、9××nm、905nm、1470nm等單管和Bar條產品，并開始批量生產走向市場，實現了進口替代。
此外，瑞波光電基于在芯片設計、制造、測試的技術沉淀，為了更好的滿足半導體激光器生產廠家在表征測試、老化及可靠性測試等方面的需求，從實際用戶的使用者角度，針對半導體激光器制作過程的關鍵環節開發出了成系列、自動化程度高的表征測試設備，積累了豐富的設備開發經驗。
在此大背景下，為了解決芯片綜合測試難題，瑞波光電于2015年向深圳市科技創新委員會申報了研制“半導體激光芯片綜合性能測試裝備”的科技計劃項目（編號CXZZ20150401154444740），計劃研制半導體激光芯片綜合性能測試設備，涵蓋了激光芯片巴條測試機的所有測試能力，而且自動化程度更高、速度更快、功能齊備、性能優良、價格合理，可實現對未切割、未封裝的半導體激光芯片裸巴條自動的、全方位的測試，而且增加高低溫度下的測量和光譜SMSR的測量，同時增加對不良芯片打標的功能。
經過2年的開發，深圳科技創新委員會組織專家于2017年12月25日對項目進行了驗收。并于2018年04月25日發布了關于2018年第1批科技計劃項目驗收結果的公示，結果顯示瑞波光電開發的半導體激光芯片綜合性能測試設備成功通過驗收。
瑞波光電開發的Bar條綜合性能測試機
瑞波光電開發的Bar條綜合性能測試機實現了如下關鍵指標：
? 對未封裝的裸巴條上的獨立管芯做全面表征測試
? 在特殊設計的脈沖電流或者CW模式下取得PIV曲線、光譜特性和遠場特性，能有效反映封裝后單個管芯的光電特性
? 高速測量能力: 500數據點PIV只需要1秒， 自動化程度高
? 電流范圍寬：標準電流范圍0-5A（可配置到0-0.5A， 0-10A）
? 電流波形選擇寬： 5微秒脈沖寬度到連續電流
? 電壓范圍寬：最大驅動電壓達到20V
? 功率范圍大：標準功率檢測范圍0-5W（可配置到0-0.5W， 0-20W）
? 波長范圍寬： 適應于測試GaN、GaAs、InP等材料體系的激光裸巴條，波長范圍400-1700nm
專家表示，這款設備的成功開發，不僅可以促進激光芯片的批量化生產，更加有利于建立深圳乃至中國半導體激光芯片測試裝備的標準化和產業化。
深圳瑞波光電子有限公司總經理胡海博士表示，這是一款設計與開發擁有完全自主知識產權、用于全面檢測和分析光芯片綜合性能的自動化測試設備，除了瑞波自用外，目前已經開始大批量供應給激光器企業和科研單位，獲得廣泛的市場好評。
