重磅专利解析：度亘核芯VCSEL“黑科技”曝光！3步光刻破解对准瓶颈，抢占百亿光通信与激光雷达市

  随着人工智能（AI）算力中心的高速发展和智能网联汽车的普及，垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为光通信互连和激光雷达（LiDAR）的核心光源，市场需求正呈现爆发式增长。然而，传统VCSEL的晶圆级制造过程极其繁琐，面临着多重良率和精度的巨大挑战。

近日，国内高端半导体激光芯片领军企业——度亘核芯光电技术（苏州）股份有限公司（及其子公司苏州度亘垂腔芯片技术有限公司）公布了一项革命性的VCSEL发明专利（申请公布号：CN 121461097 A）。该专利提出了一种大幅简化工艺、实现“零对位误差”的全新制备方法，堪称VCSEL制造领域的“黑科技”。

一、 专利核心：破解传统多步光刻“累积误差”痛点

在现有技术中，制备VCSEL通常需要经过5到6步独立的光刻工艺，分别用于构建对准标记（Mark）、台面（Mesa）、接触窗口（Via）以及金属电极等。随着制程推进，外延应力释放往往导致晶圆产生显著翘曲变形。这种变形使得光刻机台无法与前一层的标记精确匹配，“局部对位偏差”被不断放大，最终导致器件出光口偏离中心，严重影响发光均匀性并导致功率急剧下降。

为了彻底解决这一行业难题，度亘核芯的此项专利创新性地将核心光刻步骤缩减至极简的“3步”：

• ①第一步（同心圆一次成型）：

  在衬底沉积介质层后，通过一次干法刻蚀，同时构建对准标记、接触窗口、台面与划片道。这一步基于同一光刻掩膜完成了关键图形的同心分布定义（实现零对位公差），从根本上消除了分步光刻带来的错位风险。
  

• ②第二步（金属阻挡层构建）：

  通过倒梯形光刻胶图案及蒸镀剥离工艺，精准铺设金（Au）金属层，在覆盖保护层非出光区域的同时，提前锁定欧姆接触的高质量。

• ③第三步（高效电极互联）：

  在完成深槽湿法腐蚀与氧化处理后，进行第三次光刻，开放打线区域并溅射钛/金复合金属，构建出一个从外围指向中心有源区的强效电流注入通路。

二、 性能优势：降本增效，更引入前沿“超表面”光学

采用该专利工艺制备的VCSEL器件，赋予了产品极强的产业竞争力：

• 良率暴增与成本骤降：

  不依赖机台和人工的反复对准操作，工艺流程大为缩短，不仅节省了设备耗时，更将制造成本和人为出错率降至极低。

• 光学性能极致稳定：

  出光孔被完美锁定在台面正中心，避免了传统产品由于对位偏差导致的输出功率下降，极大增强了器件的长期可靠性。

• 高度集成微纳光学（超表面）：

  专利方案巧妙地在第一介质层引入电子束曝光（EBL）工艺，可在芯片表面直接刻蚀出光栅、透镜等周期性超表面（Metasurface）图案。这意味着激光器本身就能实现对波前的直接操控，无需外挂庞大的光学透镜，大幅提升了光学集成度！

三、 迎合百亿级新风口：市场需求与应用前瞻

据市场调研机构Mordor Intelligence和Global Market Insights的数据预测，在数据通信、智能移动设备以及自动驾驶汽车的强力拉动下，全球VCSEL和半导体激光器市场规模将在未来几年内突破百亿美元大关，增速惊人。度亘核芯此次专利释放的强大产能潜力，正精准卡位三大核心应用领域：

• AI数据通信互连：生成式AI算力中心正推动200G/400G甚至800G光模块的普及，高效率、低成本的VCSEL阵列是短距数据传输的心脏。

• 自动驾驶与ADAS（激光雷达）：固态LiDAR对VCSEL阵列的发射功率和光束均匀性要求极高，完美的同心结构能有效保证探测距离与精度。

• 3D传感与高精密工业应用：从智能手机的面部识别到工业级传感监测，集成超表面控制的低功耗VCSEL将成为创新首选方案。

四、 新闻前沿：度亘核芯IPO冲刺，产业化高歌猛进

作为国内专注高端化合物半导体激光器芯片研制的“专精特新”头雁企业，度亘核芯不仅在底层技术上筑高了专利壁垒，其商业化表现也同样亮眼。

在产品端，度亘核芯大功率VCSEL芯片“东方红”系列已顺利通过严苛的AEC-Q102车规级产品认证及IATF16949质量体系认证，正式打通了智能汽车（如车载夜视、驾驶员监测等系统）的前装供应链；此外，其重磅发布的“高品质单模偏振系列VCSEL芯片”，更是凭借业内领先的功率突破，一举斩获了“激光金耀奖”新产品大奖。

在资本端，度亘核芯近期动作频频。2025年初，由度亘核芯全资持股的子公司落子上海，注册资本高达20亿元人民币。紧随其后，今年3月，公司已正式在证监会完成首次公开发行股票并上市（IPO）的辅导备案。在国开制造业转型升级基金等多家重磅国家级与市场化资本的加持下，度亘核芯正以前所未有的速度扩张版图，剑指曾经被海外巨头（如Coherent、Lumentum等）长期垄断的高端光电芯片市场。