传统堆叠多结期间(MOMJ)需引入多层氧化层结构，每增多层氧化层，工艺复杂度与失风险随之倍增。单氧化层多结基数(SOMJ),对代多结打算进行了重构益阳设备保温，兼顾了能与可靠，但关于工艺打算提了难度。

  单结VCSEL及基本结构

  VCSEL至发明以来，先被用于7x24x365责任的数据中心，进而在苹果手机、平板、VR哄骗上实用。松手当今,单结(单氧化层)VCSEL结构累计出货了10亿颗，不错说是种极度牢固的结构。

  如上所示，单结VCSEL的打算主要包含激光器的2个中枢结构，增益介质(有源区)、谐振腔(上/下DBR，布拉格反射镜)。肤浅说，在电运动过量子阱(Quantum Well)层时，电子搭救为光子，光子每次历程上、下的布拉格反射镜反射，并在每次历程有源区时进行增益，终布拉格反射镜筛选出定波长的激光，从VCSEL发光孔射出。

  传统多结VCSEL结构打算与挑战

  由于单结功率的规矩，功率密度长久难以提，规矩了在车规激光雷达的哄骗。业界探索多氧化层门道时，先思到的是作念肤浅复制。如下是多结VCSEL的基本结构(经简化)。

  不错看到，除在有源区引入多氧化层、多隧穿层的结构后，在衬底与反射镜2（下DBR）之间还会引入发散角规矩层，发散角规矩层不错看作个滤波器，将因入多个氧化层而带来的多个模态的波长信号滤除，仅留住要道波长。

  奉陪结数增多，业界开动发现不错接近线地训诲功率密度，关系词这只是完成了功率密度的训诲，从产业界可靠角度仍有几座大山难以逾越。

  、异质外延致晶格匹配失概率倍增。

  历程失分析益阳设备保温，VCSEL容易失的位置在于外延区域的氧化层隔壁，因为氧化层材料(AlxOy-GaAs)与周围的GaAlAs有晶格还配很大不同，假定单结有0.1失，则10结有接近10倍(1 = 1-99.9^6)的失概率。

  二、异质外延致发散角规矩难度增大。

  辩论到多氧化层(有源区出现肖似物理结构)，激光传播旅途上，由于折射应会引入多波长模态，VCSEL激光射动身散角会变大，须收受多方针对发散角给以规矩，铝皮保温比如用厚的发散角规矩层来进行滤波规矩。

  三、异质外延及氧化层发散角规矩层致散热难题。

  由于氧化层与周围材料的热统共不同，且厚的发散角规矩层延迟了散热旅途，致在车规等功率密度情况下的散热难，也卓绝增多了VCSEL的失风险。

  以上的打算挑战，主要带来3面影响

  、能训诲受限。

  由于热规矩面加严苛，在面对车规哄骗功率密度的情况下，重频的驱动会受限，同期发散角经管会加难题。

  二、失风险增多影响可靠。

  氧化层带来的异质结构界面、以及难的散热，将倍数增多器件的失风险，产生居品哄骗的致命风险。关于车规的哄骗，辩论到运行环境加严苛(车规AEC-Q102需要在-40℃至125℃的环境下责任)，会使得MOMJ的结构靠近严苛的失挑战。

  三、工艺规矩难度镌汰良率。

  由于需要触及多氧化层的打算，外延孕育的规矩与工艺均匀的规矩致会严峻，居品致与良率也会受到挑战。

  单氧化层多结VCSEL结构的翻新

  为处置如上结构带来的挑战，自2019年起，睿熙从头打算了多结VCSEL的结构，效率研发相较于传统“堆叠多结”(MOMJ,Multi-Oxidization Multi-Junction)的下代“重构多结-单氧化层多结”架构(SOMJ,Single-Oxidization Multi-Junciton), 通过对比两种结构，不错看到SOMJ主要带来2个结构上的训诲:

  A: 单氧化层打算

  B: 薄的发散角规矩层

  由于单氧化层的打算加上薄的发散角规矩层，SOMJ自打算旨趣上带来了的功率密度/重频、低发散角(10°)、可靠（相干于X结MOMJ结构1/X的失概率)、以及打算与出产致。

  在客户使用实际中，款搭载睿熙SOMJ芯片的车规补盲激光雷达 Robin-W,在实勤苦率密度上3500W/mm² (2023年水平)，远行业平均水准，因此获取70m@10的探伤距离(行业平均水平10m-30m)。松手2025年5月，睿熙8结MOMJ可已毕7500W/mm²功率密度，为基于VCSEL辐射光源的激光雷达提供远的测距能力。

  今后激光雷达的发展将沿着“机械式-半固态-全固态”的期间门道演进，奉陪刻下VCSEL x SPAD-SOC 架构的经管，睿熙的SOMJ将在很猛进程上赋能改日激光雷达的发展，并卓绝哄骗于包含各类低速L4移动机器东谈主、低空遨游器等哄骗。

  结语

  睿熙科技的单氧化层多结期间(SOMJ)，以“单层打算”破局“多层困局”，在可靠、本钱与能三大维度已毕越。这不仅为车规激光雷达提供了水准的中枢光源，动了VCSEL芯移期间从“国产替代”向“众人先”的跨越。

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