光子集成电路+III-V族半导体，红外探测器前景广阔

据麦姆斯咨询介绍，VIGO Photonics（简称：VIGO）是一家成立于1987年的波兰公司，专门生产中波红外（MWIR）和长波红外（LWIR）探测器和模块。随着传感器技术在大数据驱动的世界中变得越来越重要，光子学也顺势而为。VIGO看到了红外传感器市场快速增长的潜力以及扩大生产规模的需要，集成光子学是实现这一目标的关键一步。

2020年，VIGO在台湾地区设立办事处，标志着其首次立足亚洲市场，该市场占公司2022年营收的19%。在SEMICON Taiwan 2023上，VIGO参加了由波兰投资和贸易局、波兰发展基金、工业发展局和乌卡西耶威切研究联盟（Łukasiewicz Research Network）联合组织的波兰国家馆。

VIGO预计，在气体分析、空气质量检测、有害物质检测和激光探测等主要应用的推动下，2020年至2030年期间，光子红外传感器市场的复合年增长率（CAGR）约为20%，从3.05亿美元增至9.69亿美元。同时，VIGO看到了中红外传感器找到更多商业应用的潜力，使得光子集成电路（PIC）的发展成为必要的方向。

VIGO首席执行官Adam Piotrowski在SEMICON Taiwan 2023展会期间表示：“新冠肺炎（Covid-19）大流行之后，我们看到智能手表、智能手机、物联网（IoT）和可穿戴传感器等市场具有巨大的增长潜力。我们正在研究集成光子学，它可以将激光器、探测器、光波导和干涉仪结合在一起。光子集成电路可以包含红外传感器的全部功能，我们预计光子集成电路市场将从2021年的51亿美元增长到2030年的275亿美元。”

“我们需要与专门从事信号处理的公司合作，因为需要将相关技术引入到我们的传感器平台中，以打开汽车传感器市场。”Adam Piotrowski表示，“波兰充满活力的汽车制造业已经吸引了英特尔和日月光集团等主要半导体厂商的战略投资。”

智能手机中已经存在各种类型的红外传感器及模组，例如接近传感器、飞行时间（ToF）传感器、3D人脸识别模组和激光雷达扫描仪等，更多新兴应用即将出现，包括高光谱传感、光谱仪、屏下3D人脸识别等。对于可穿戴市场，红外传感器也将成为“芯片实验室”趋势的基础，特别是随着中红外光子集成电路的发展。在汽车市场，基于近红外和短波红外的解决方案也在兴起，例如采用垂直腔面发射激光器（VCSEL）的新一代激光雷达、红外热成像相机以及部署在车内的各种传感器。

随着欧盟有害物质限制指令的出台，基于碲镉汞（HgCdTe）、硒化铅（PbS）和硫化铅（PbSe）的红外探测器将在2024年7月后禁止用于工业应用，这将进一步刺激向基于III-V族半导体的红外探测器过渡。由于早期的研发投入，VIGO的产品现在包括基于铟砷（InAs）和铟砷锑（InAsSb）的中波红外（MWIR）和长波红外（LWIR）探测器以及基于铟镓砷（InGaAs）的短波红外（SWIR）探测器。

自2021年以来，VIGO一直与波兰多家研究机构合作，开发市场上首款中红外光子集成电路，瞄准微型红外气体传感器、医疗设备和高端可穿戴设备等应用。此外，该公司还开发了VCSEL技术及制造工艺。VCSEL是一种半导体激光二极管，由通过MBE或MOCVD制造工艺在n型GaAs或铟磷（InP）衬底上生长的外延层组成。为了保证这些半导体材料的生产能力，VIGO还配备了完整的光子产品和半导体材料生产线，从晶体生长、外延（MBE和MOCVD）、制造到封装。

用于气体传感器的中波红外InAsSb探测模组

VIGO产品线

目前，VIGO正在多管齐下，巩固其在红外传感领域的地位，除了进军外延服务和中红外光源市场外，还包括提升VCSEL技术和开拓相关市场等举措。

在光子集成电路方面，VIGO的目标是在基于中波红外的光子集成电路市场上获得领先地位，同时获得基于短波红外的光子集成电路市场的重要份额。该计划包括建立一条完整的中波红外光子集成电路生产线，并启动其受到欧盟支持的HyperPIC项目。该项目旨在2023年至2026年间建造一家专用的光子集成电路代工厂，然后在2027年至2030年期间将光子集成电路产品投入生产，最终实现从2031年开始量产。

Adam Piotrowski表示，“乌克兰正在进行的战争凸显了红外传感器在无人机战争中发挥的作用。目前，VIGO正在为各种目标识别提供夜视产品，我们正在为一场变得更加精确和高效的战争中的智能弹药提供一个中央平台。军用车辆以中波/长波红外辐射的形式发出大量热量，用于导弹导引的红外探测器可以在恶劣的环境中最好地捕捉和区分这些热量，从而实现对敌方目标的精确打击。相同的机制也可以应用于反导弹系统。随着传感器技术成为现代战争的关键决定因素，VIGO在波兰军事工业的长期经验也为扩大其在全球国防领域的影响力奠定了基础。”