以锗硅(GeSi)光子技术为核心技术的光程研创宣布,全球首创基于12吋的CMOS制程,结合锗硅短波红外线(Shortwave Infrared, SWIR)的双模(2D/3D)感测单晶片,已验证完成并于台积电导入量产。此一里程碑为光程研创创下3项世界第一纪录,分别是高解析度锗硅像素技术、单晶片SWIR双模(2D/3D)光学系统感知技术,以及用12吋晶圆量产SWIR感测元件。透过光程研创的SWIR 3D感知技术,可望加速推动光达应用全面普及化。

 

红外线感测已普遍应用在行动装置、智慧穿戴、智慧家电、环境侦测等应用,拥有优异穿透扫描能力的SWIR感测,成长动能更是强劲。不过,目前市场上的SWIR技术,都只能做到2D成像,且因为要用到砷化镓(GaAs)或磷化铟(InP)基板,以及其他三五族化合物半导体的单元感测器,使得要实现高解析度成像阵列的成本十分昂贵,亦无法与CMOS先进的电子电路进行单晶片整合。

 

也因为这些技术限制,目前市场上还没有使用SWIR波段的高画质3D影像感测元件。光程研创基于CMOS製程的锗硅技术,在逐一克服各项如先进材料导入、革新光子及整合光学技术、晶片系统架构及演算法等挑战,已能在SWIR波段实现更为精细的2D与3D成像及辨识效果,同时满足业界对微小化、低功耗、安全性(无铅)、高整合度、具成本竞争力进行大规模量产的期待。

 

光程研创执行长陈书履表示,该公司致力将最先进的光子技术商业化,以期更紧密地与人类生活应用连结。本公司团队这次以全球首创CMOS製程的SWIR双模感知技术,再度写下光学成像崭新的里程碑。未来将持续以扎实的创新技术实力加速光学感测等多元应用,期望引领新一波SWIR产业生态圈的蓬勃发展。

 

这项突破也让光程研创有能力克服SWIR应用普及的三大障碍,包括以高解析GeSi锗硅像素技术解决硅材料只能应用较窄波段,及量子感光效率在不可见光波段低落的问题;单晶片SWIR双模(2D/3D)感知技术则解决无法以单晶片同时在SWIR波段呈现2D和3D成像的问题;用12吋晶圆量产SWIR感测元件,则解决了SWIR成像像素只能在6吋以下晶圆产线製造,且无法和CMOS製程电子电路整合成单一晶片的问题。

 

总括来说,光程研创独创的SWIR双模感知技术,将可加快SWIR在各种产业情境应用的普及速度,例如扩增实境(AR)、机器视觉或半导体製程检测、工业品质管控、农产品新鲜度判定、医疗成分异物分析、环境系统监控、驾驶人监测系统(Driver Monitoring System, DMS)等,其中尤以自驾车市场的光达(LiDAR)应用近来最备受瞩目。

 

未来半自驾或全自驾车辆的安全需要传统摄影镜头、雷达、光达等多个感测器集大成,而光达具有高解析度、高精确度、高量测距离等优点,能在不同情境下辨识障碍物、预防碰撞、即时侦测路况、防止车道偏移等以提高安全性。此外值得注意的是,位居全球自驾车领先地位的Tesla,过去拥护传统摄影镜头,近期屡传将拥抱光达技术的消息;且根据IDTechEx研究分析,全球光达市场至2030年将成长至54亿美元,成为自驾车与辅助驾驶最炙手可热的感测技术。

 

IHS Markit在比利时举行的AutoSens 2019车用感知技术大会曾表示,LiDAR供应商未来可以宣传的是光达带来的物理优势,但能否真正商业化,才是决定因素。光程研创已成功在CMOS製程上实现SWIR波段3D感测技术并成功导入量产,能提供功能全面,且成本更具竞争力的光达技术给全球汽车产业供应链客户,如现有指标品牌客户Continental,以领先世界的精淮感知技术突破自驾车发展现有瓶颈,并以强化的运算分析来提高机器可视效能与可靠度,满足自驾车及辅助驾驶最重要的安全需求。此外,光程研创的光达技术同时也能帮助客户推动更亲民的光达产品价格,完善自驾车体系之『眼』的一环,让安全的自驾系统不再只是高价车款的专属配备,而能真正全面地走入人们日常生活中。