「超跑級」PulseMeter技術加速VCSEL測試

作者 : Susan Hong, EE Times Taiwan

Tektronix開發出號稱「超跑級」的2601B-PULSE System SourceMeter,在一台儀器中整合了具有DC輸出和量測功能的高速電流脈衝產生器,可在10A和10V的電源環境下輸出短至10μs的電流脈衝…

自從iPhone X導入3D感測技術,引爆其中所使用的關鍵元件——垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)大放異彩,讓臉部辨識、自動駕駛以及虛擬實境/擴增實境(VR/AR)等各種3D感測應用開始在消費電子和工業領域蓬勃發展,並持續推動對於VCSEL等光電元件的需求。然而,隨著許多應用對於3D空間的距離與速度要求提升,也為VCSEL測試帶來了諸多挑戰。

為了輸出高品質的電流脈衝來分析VCSEL晶圓和陣列的光電特性,Tektronix開發出號稱「超跑級」的2601B-PULSE System SourceMeter,在單機中整合具有直流(DC)輸出和量測功能的高速電流脈衝產生器,並搭載全新的PulseMeter技術,可在10A和10V的電源環境下輸出短至10μs的電流脈衝,不僅簡化VCSEL測試的複雜度,並將元件的自發熱效應降至最低。

當測試VCSEL、雷射二極體(LD)等光電元件或進行晶圓級測試時,經常因為電流導入而增加元件的自發熱,甚至導致元件或探針損壞而無法有效表徵元件特性。然而,「VCSEL的測試趨勢是電流驅動越來越大,脈衝要求卻越來越短,目前的儀器已經無法符合測試要求。」Tektronix Keithley部門資深技術顧問陳思豪指出,Tektronix在與台灣系統整合商合作的過程中發現,工程師需要一款測試VCSEL的專用儀器,協助他們在需要的電流強度下產生微秒級上升時間的短脈衝寬度。」

因此,Tektronix在其原有的2601 SMU基礎上,配備了高速的電流源,並導入PulseMeter技術,讓工程師無需手動調整脈衝輸出,即可在很短時間內打出短脈衝並進行測量,無論振幅和脈衝寬度如何,均可確保脈衝完整性。

Tektronix Keithley部門資深技術顧問張志豪介紹,完整的VCSEL測試通常需要搭配多款儀器,包括電流源、SMU以及切換器,而新的2601B「一機搞定」超快速的電流脈衝產生器和完整的SMU功能,讓客戶不必再手動接線、切換或結合其他儀器,即可直接進行VCSEL的各種電性測試,同時配合高達3μH的裝置阻抗,有效降低裝置的自發熱現象。

相較於競爭對手的儀器通常外掛順/逆向測試設備,而且還得手動進行切換或調整脈衝,陳思豪說:「PulseMeter提供了自動調整功能,能依據待測物(DUT)的阻抗匹配設定參數條件,為客戶打出期望的脈衝,不至於發生過度的脈衝過衝或欠衝而損壞DUT,」實現更快速的上升時間、準確的脈衝輸出和完整性。

陳思豪並強調,2601B採用特殊的控制迴路系統,支援即時回溯與回饋以取得理想參數,而且是一款內建CPU與DRAM的嵌入式系統,可在儀器中增加測試腳本,從而提供了比現有測試架構更快3-4倍以上的時間。

2601B-PULSE System SourceMeter是專為VCSEL晶圓級測試而開發的,適用於LED測試、半導體裝置特性分析、電源管理測試以及突波電流的抑制測試等,目前支援10μs脈衝已能涵蓋約95%的主流應用。張志豪指出,因應車用光達(LiDAR)市場所需的更短脈衝(甚至達到10ns)以及更大電流,Tektronix接下來將進一步朝著縮小體積以及更短脈衝的開發方向前進。

2601B-PULSE System SourceMeter採用全新PulseMeter技術,能夠滿足VCSEL和LiDAR的發展需求(圖片來源:Tektronix)

 

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2020年7月號

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