半导体光电耦合器具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强,能隔离噪音,工作温度宽,输入输出之间电绝缘,单向传输信号及逻辑电路易连接等优点,广泛应用于充电器,家电、仪器仪表及汽车等领域,我国每年需求量在200亿只以上,而国内企业供货量仅占10%,基本上被欧美日及中国台湾厂商所占领。
随着工业互联网的发展,数据传输速度越来越快,国内现有光电耦合器10MBd速度难以满足用户需要。而高端产品主要被日美品牌垄断。国内在高端光耦领域设计、封装技术、封装品质等方面与国际先进水平相比差距较大,特别是高于20MBd的高速光电耦合器,目前大陆尚无厂家可以生产。
为此,亟需通过技术攻关提高光耦的工作频率突破50MMBd,以满足工业互联网高速数据传输的需要,实现国产化替代,解决“卡脖子”技术难题,打破国外垄断局面,通过自主创新,引领产业发展具有重要的意义。
(1)高速50MBd红外光敏芯片的研发。研发50MBd具有PD红外光敏二极管的混合集成CMOS高速芯片,在15MBd红外光感测芯片已突破PD与CMOS一体化集成技术基础上,采用全定制设计方法,完善集成电路芯片设计、验证、流片和测试工作流程。优化高速CMOS工艺,优化电路设计,把传输速率上限从15MBd提高到50MBd,解决光敏二极管面临的传输速率瓶颈难题。
(2)高通量GaAℓAs LED红外发光二极管芯片的研发。研发提高红外发光二极管通量技术、倒装LED芯片技术,提高发光的外量子效率,以较小驱动电流IF获得较大光通量,解决10-50MBd的高频发热问题。
(3)10-50MBd高速光电耦合器的多芯片封装工艺设计。研发多芯片光耦封装设计与工艺技术,突破高频50MBd带来的干扰、发热问题,解决多通道封装技术高频带来的串扰问题。
(4)高速光电耦合器封装、检测工艺设计,专用封装、检测生产线、设备和工装的研发。研发专用封装、检测生产线,将10-50MBd高速红外光感测芯片、高通量GaAℓAs LED红外发光二极管,引线框架结构与专门研发的多芯片封装工艺整合为一体,实现高数据传输速率50MBd和5000 Vrms (min)隔离电压,DIP8/16、SMD8/16、SOP8/16、MSOP16等多种封装形式的50MBd高速光电耦合器产业化。
4.在高速光电耦合器研发及产业化方面企业的竞争力达到国内第一,全球前三的水平,国内市场占有率达20%以上。
1. 研发高速光电耦合器,形成年产4亿只的生产能力。产品主要技术指标:
数据传输速率:50MBd
供电电压:4.5~5.5V
工作温度:-40 ~ 85℃
传播延迟时间:25ns (max)
脉宽失真:8ns (max)
隔离电压:5000 Vrms (min)
完整的产品