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苏企自主研发高功率半导体芯片

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技术人员展示所研发的芯片,左侧是“集成巴条”,右侧为“单管芯片”。芯片全工艺流程都是自主研发,拥有完全自主知识产权。  □记者 周建越 摄

苏企自主研发高功率半导体芯片,在国际上首次利用单管芯片集成实现光纤输出功率超过4000瓦半导体激光器

苏报讯(记者 周建越)昨天,2016年首批4个姑苏领军人才计划重大创新团队候选项目公示结束。来自苏州高新区长光华芯光电技术有限公司申报的“高功率半导体激光芯片及应用模块、系统的研发及产业化”项目榜上有名,其在“一粒米”大小的芯片上能发出超过10瓦的光的芯片研发,走到了世界的前列。

在长光华芯公司大厅里,记者看到了拥有中国完全自主知识产权、达到国际先进水平的“单管芯片”和“集成巴条”。“单管芯片”体积约一粒米大小,但要比米更细、更薄。“‘单管芯片’已经很小了,但它的发光部分只占了‘单管芯片’的五分之一。也就是说,这光就是从一条微缝隙中发出的,可超过10瓦。”公司技术负责人向记者介绍,“你设想一下,在这么细微的芯片上,要承载高功率、高亮度,还要经受住大电流而不被击穿,实现电、热、光之间的转换,有多难?”

事实上,目前我国高功率半导体芯片大多要依赖进口,而很多国家在对华出口高性能半导体芯片上多有限制。“世界正进入‘光制造时代’,高能激光技术也正在引领制造业革命。当前国际半导体激光器技术发展的趋势是要同时获得高功率、高亮度、高效率、高可靠性。难点在提高多芯片的指向一致性、降低发散角、控制芯片内部应力、提高芯片偏振度及合束效率。”长光华芯公司负责人说。

长光华芯团队的创新,就在于在国际上首次使用自主创新的分布式载流子注入技术,解决了半导体激光器在高功率工作条件下的非线性效应问题,提升了输出功率,达到了国际领先水平;在国际上首次利用单管芯片集成实现光纤输出功率超过4000瓦半导体激光器,实现多达560个分离单管芯片的合束耦合进400微米光纤中。而这样的成果,从芯片设计、外延生长、器件封装、模块、光纤耦合模块及系统,全工艺流程都是自主研发,拥有完全自主知识产权。该团队还先后承担了国家863、973、04等国家重大专项。

该团队还将芯片技术运用在了切割与焊接上,其研发的半导体激光器切割机床获得2015年中国激光行业技术创新奖,将半导体激光器切割技术做到了全国第一。“过去的气体激光器焊接,体积要像一间房子那么大;运用我们的高功率半导体激光芯片做成的焊接器,大小就像一个小冰箱。并且,我们的激光焊接点是平顶的、温度是一致的,在焊接中具有无与伦比的优势。”

 

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