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트라이루미나, VCSEL 분야의 선두 업체로 기술을 주도해

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- LiDAR에서 3D 감지 분야까지 속속 신기술 발표

3D 감지용 플립 칩 VCSEL (수직 캐비티 표면 방출 레이저) 기술의 선두 개발자 인 TriLumina는 자동차, 산업용 기기 및 소비자 3D 감지 분야에 레이저 조명 솔루션을 제공하는 회사이다. 이 회사의 근적외선 VCSEL 기술은 장거리 LiDAR부터 소형 폼 팩터 ToF 시스템에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 사용된다.
이 회사는 조명 모듈로 구동되는이 반도체 방식의 LiDAR 솔루션을 2017년에 출시해 차세대 ADAS 및 자율 주행 차량 시대의 가능성에 포문을 열었다. LeddarTech와 공동으로 구축된 LiDAR 플랫폼을 통해 대량 시장 ADAS 애플리케이션에 고성능의 저렴한 시스템을 제공함으로써 두각을 나타내기 시작했다.
TriLumina의 강력한 조명 모듈은 모든 차량 플랫폼에서 저렴한 LiDAR 센서 시스템의 개발을 가속화해준다. 이 조명 모듈은 오늘날 자율 주행 차 시범 프로그램에서 사용되는 고가의 큰 LiDAR를 작고 강력한 저비용의 패키지 솔루션으로 통해 고해상도 및 장거리 감지 모드로 대체, 반자동 및 자율 주행 차의 성공적인 상용 배치를 가능하게 해주었다.

TriLumina의 특허받은 백 발광 플립 칩 VCSEL 어레이와 드라이버 회로를 갖춘 완전한 조명 모듈은 3D 반도체 LiDAR 솔루션으로 제공되는데 레이저의 기능과 LeddarCore IC등 신호 처리 기능을 구현함으로써 해당 시장에서 경쟁력을 구가하고 있다.
이 시장에서 기선을 잡은 TriLumina는 ADI의 고속 펄스 레이저 드라이버를 집적한 동급 최고의 일루미네이터를 사용해 단일 소형 표면 실장 IC 패키지로 높은 광 출력을 달성하는 기술력을 보였다. 원가절감형 고성능 LiDAR 시스템을 향한 이정표가 된 이 조합은 차세대 자동차 LiDAR 시스템의 핵심 플레이어로 자리 매김하는 데 성공하기도 했다.
LiDAR는 RADAR 및 관성 센서와 함께 자동차 안전 전략의 핵심 축이기도 하다. AAE (Automatic Emergency Braking) 및 자율 주행과 같은 기능이 점점 일반화되면서 LiDAR는 안전 시스템의 핵심 요소가 되어가고 있다. 이에 따라 물체 인식 및 거리 측정을 모두 제공한다는 점에서 카메라와 RADAR 간의 연결점이라고 할 수 있는 LiDAR 솔루션은 자동차 분야에서 부피가 큰 기계적 크기, 불량한 신뢰성 및 높은 비용과 같은 상당한 단점을 극복하는 데에 기여한 바 크다.
작년 말에 ISO 9001 : 2015 표준 인증을 받은 이 회사는CES 2019에서 LiDAR 뿐 아니라 3D 감지를 위한 전자식 반도체 빔 스티어링에 대한 데모를 성공적으로 한 데 이어 중장 거리 응용 분야를 위한 새로운 600W 조명 모듈도 처음으로 선보였다.
이를 바탕으로 백 발광 및 플립 칩 VCSEL 어레이 접근 방식을 통해 전력 출력을 향상시키고 LiDAR의 감지 기능을 200m이상으로 늘림으로써 대체 기술보다 훨씬 작은 제품을 제공하는 기술력을 증명받았다. 그 결과 일본의 NAGAS와 협력 관계를 맺어 미국뿐 아니라 일본의 자율 주행 차량 시장에서도 지배력을 강화하고 있는 중이다.

이 회사는 최근 세계 최초의 표면 실장 플립 칩 백 발광 VCSEL을 출시했다. 서브 마운트 또는 본드 와이어가 필요없는 어레이인 이 솔루션은 근적외선 발광 레이저 다이오드 또는 3D 센싱 용 LED를 사용하는 기존 설계보다 낮은 비용과 성능을 제공하는 것으로 알려졌다.
기존의 VCSEL 어레이가 서브 마운트에 장착되며 전기 연결에 본드 와이어를 사용했던 것에 비해 이 제품은TriLumina 고유의 특허를 획득 한 플립 칩, 백 발광 VCSEL 기술은 플립 칩 패키지로 제공되며 저전력 모바일 및 객실 내 3D 센싱 애플리케이션을 위해 자동차 장거리 LiDAR 프로토 타입에 사용된다.
4W 칩 온 보드 SMT 타입의 VCSEL 소자는 소형의 표면 실장 가능 설계로 단일 VCSEL 어레이 다이로 구성되므로 PCB에 장착할 필요가 없다. 초소형의 VCSEL 다 이용 서브 마운트 캐리어는 3D 감지 응용 분야에 탁월한 솔루션 일뿐만 아니라 NIR 카메라 시스템, 모바일 카메라 등에서 기존 LED를 대체하는 혁신적 NIR 조명 옵션도 제공한다. 조만간 이 기술은 기내 탑승자 모니터링 및 AR/VR 시스템에도 적용될 것으로 보인다.
그런가 하면 TriLumina의 백엔드 에칭 마이크로 렌즈는 광학 소자를 통합한 것으로 별도의 광학 렌즈를 사용해 기존의 VCSEL에 비해 부품 높이를 더욱 낮추고 다중 영역 작동으로 배터리 소모를 줄이는 혁신을 일궈냈다. 동급 제품 중 가장 저렴한 비용을 자랑하므로 설치 공간이 가장 작은 모바일 기기내의 사용에 이상적이다.
이처럼 VCSEL 레이저 어레이 기술은 설계의 획기적인 발전을 통해 레이저 보조 자율 및 3D 감지 기술을 메인스트림으로 하는 응용 분야에서 계속 발전을 거듭하고 있다. TriLimina는 전체 또는 세그먼트 FoV 조명 솔루션을 통해 눈 안전을 위한 엔지니어링 솔루션을 표준화되고 확장 가능한 제조 공정으로 제공하고 있으며65 개가 넘는 미국 특허를 출원한 상태이다.