可见光通信片上系统的制作方法

本公开要求2016年9月29日提交的美国临时专利申请no.62/401,818、2016年9月29日提交的美国临时专利申请no.62/401,837、2016年9月29日提交的美国临时专利申请no.62/401,811、2016年11月3日提交的美国临时专利申请no.62/417,127的提交日的权益，其全部内容通过引用明确并入于此。

本公开总体上涉及可见光通信，并且更具体地说，涉及可见光通信片上系统/方法和可见光通信系统级封装/方法。

背景技术：

可见光通信向基于射频的无线技术提供了一种可替代的通信方法。希望改进可见光通信装置的制造和操作。

技术实现要素：

本公开的一个方面涉及可见光通信(vlc)片上系统(soc)系统和用于制造vlcsoc系统的方法。vlcsoc系统可以包括：在硅基板的第一部分上制作的包括vlc编码器和led驱动器的集成电路(ic)，和在硅基板的第二部分上选择性地生长的化合物半导体中制作的led。在一些实现中，vlcsoc系统可以是单片ic。

vlcsoc系统可以包括：在硅基板的第一部分上制作的集成电路，和在硅基板的第二部分上选择性地生长的化合物半导体中制作的led。led可以被配置为vlc发射器。通过(1)在硅基板上利用光掩模以限定一开孔、(2)将籽晶淀积到开孔中、(3)在开孔中选择性地生长化合物半导体可以在硅基板的第二部分上选择性地生长化合物半导体。

在一些实现中，化合物半导体可以包括直接带隙半导体。在一些实现中，化合物半导体可以包括gan。在一些实现中，可以在化合物半导体与硅基板的第二部分之间生长缓冲层。

集成电路可以包括vlc编码器和led驱动器。vlc编码器可以被配置成编码vlc信号。在一些实现中，vlc编码器可以包括manchester编码器。led驱动器可以被配置成根据vlc信号驱动led发射可见光。

在一些实现中，集成电路还可以包括用于串行化vlc信号的串行器。在一些实现中，集成电路还可以包括特征是过冲/下冲电路的前置均衡器，该前置均衡器被配置成加速led的充电和放电，因此增强其调制带宽。在一些实现中，集成电路还可以包括基于有源反馈的环境光消除电路。基于有源反馈的环境光消除电路可以包括低通滤波器、误差放大器和nmosfet。基于有源反馈的环境光消除电路可以包括有源反馈跨阻抗放大器(tia)环境光消除电路。

在一些实现中，vlcsoc系统还可以包括：在硅基板的第二部分上选择性地生长的化合物半导体中制作的光电检测器(pd)。在一些实现中，光电检测器可以直接在硅基板上制作。光电检测器可以被配置为用于接收vlc信号的vlc接收器，并且集成电路可以被配置成处理由光电检测器接收的vlc信号。

本公开的一个方面涉及vlc系统级封装(sip)系统和用于制作vlcsip系统的方法。vlcsip系统可以包括：在硅基板上制作的包括vlc编码器和led驱动器的集成电路和在化合物半导体中制作的led。集成电路和led可以封装在sip模块中。可以在集成电路与led之间形成互连。

vlcsip系统可以包括：在硅基板上制作的集成电路和在化合物半导体中制作的led。led可以被配置为vlc发射器。集成电路和led可以封装在sip模块中。在一些实现中，可以利用倒装芯片法封装sip模块。在一些实现中，可以利用堆叠芯片法封装sip模块。可以在集成电路与led之间形成互连。在一些实现中，互连可以包括穿硅过孔(through-siliconvia)和插入层(interposerlayer)。

在一些实现中，化合物半导体可以包括直接带隙半导体。在一些实现中，化合物半导体可以包括gan。

集成电路可以包括vlc编码器和led驱动器。vlc编码器可以被配置成编码vlc信号。在一些实现中，vlc编码器可以包括manchester编码器。led驱动器可以被配置成根据vlc信号驱动led发射可见光。

在一些实现中，所述集成电路还可以包括用于串行化所述vlc信号的串行器。在一些实现中，所述集成电路还可以包括过冲/下冲电路，该过冲/下冲电路被配置成加速所述led的充电和放电，以便改善所述led调制带宽。在一些实现中，所述集成电路还可以包括基于有源反馈的环境光消除电路。所述基于有源反馈的环境光消除电路可以包括低通滤波器、误差放大器和nmosfet。所述基于有源反馈的环境光消除电路可以包括有源反馈tia环境光消除电路。

在一些实现中，所述vlcsip系统还可以包括：在所述化合物半导体中制作的光电检测器。在一些实现中，所述光电检测器可以在所述硅基板上制作。所述光电检测器可以被配置为用于接收所述vlc信号的vlc接收器，并且所述集成电路可以被配置成处理由所述光电检测器接收的所述vlc信号。

当参照附图考虑下面的说明和所附权利要求书时，在此公开的系统和/或方法的这些和其它目的、特征以及特性，和结构与组合部分的相关部件的操作与功能的方法以及制作的经济性将变得更清楚，附图、下面的说明和所附权利要求书都形成本说明书的一部分，其中，相同标号指示各个图中的对应部分。然而，应当明白，附图仅仅是出于例示和说明的目的，而非旨在作为对本发明的限制的解说。

附图说明

图1-2例示了根据本公开一些实现的示例vlc/vlp场景。

图3a-3d例示了根据本公开一些实现的示例vlc系统架构。

图4例示了根据本公开一些实现的用于vlc系统的示例单片soc实现。

图5例示了根据本公开一些实现的用于vlc系统的示例soc+sip实现。

图6例示了根据本公开一些实现的示例选择性gan生长工艺流程。

图7a-7b例示了根据本公开一些实现的示例led调制机制。

图8例示了根据本公开一些实现的收发器soc的示例框图。

图9例示了根据本公开一些实现的示例manchester编码器电路。

图10例示了根据本公开一些实现的示例manchester解码器电路。

图11例示了根据本公开一些实现的manchester编码器和/或解码器的示例信号波形。

图12a-12b例示了根据本公开一些实现的led驱动器电路的示例示意图。

图13例示了根据本公开一些实现的特征是过冲和下冲的示例均衡器波形。

图14例示了根据本公开一些实现的前馈均衡器电路的示例示意图。

图15a-15c例示了根据本公开一些实现的光学接收器的示例配置。

图15d例示了根据本公开一些实现的具有直接集成在pd顶部上的微透镜的示例vlc接收器。

图16例示了根据本公开一些实现的示例有源反馈跨阻抗放大器(tia)环境光消除电路。

图17例示了根据本公开一些实现的示例放大块。

图18a-18c例示了根据本公开一些实现的前置放大器的示例放大器电路拓扑。

图19例示了根据本公开一些实现的将led管芯分成两个部分。

图20例示了根据本公开一些实现的改进cmos成像器以包含pd器件作为光接收器。

具体实施方式

节能型固态白光led照明装置正在照明市场上取得进展，它们在没有闪烁的情况下高速(例如，数十mhz)切换开/关的能力使得能够以非常高的数据速率进行无线可见光通信。vlc通信具有优于传统的基于射频(rf)的无线技术的许多独特优势：第一，无需许可和不受限的光谱提供高达300thz的带宽，其比rf频谱宽几个数量级。这使得以每秒数千兆比特(gbps)的速度进行无线流传输成为可能。第二，可见光在很大程度上无辐射危害。这允许更高的发射功率来提升数据速率而不会冒着人类健康的危险。第三，vlc不会穿透墙壁，通过局限可以接收/发射经由vlc传输的数据的区域而提供了安全性。第四，vlc可以与现有rf技术共存并相互补充。第五，相较于多ghzrf装置，vlc装置可以以更低的成本构建。

vlc系统由用于广播的调制led(例如，灯)和作为光收发器的用户终端(例如，具有内置led和pd的智能手机)构成，以实现全双工光无线流传输。基本上，vlc可以建立在现有的led照明基础设施上，从而能够实现许多新的应用。例如，人可以在家中打开“灯”并接收基于vlc的数据无线流传输。vlc系统可以被用于可见光定位(vlp)，其中基于经由vlc系统的通信来确定人/物的位置。

图1例示了可能禁止rf装置的医院中的示例vlc场景。在这种场景下，医院内的人员(例如，医生、护士、工作人员、病人、访客)可以经由vlc装置100发射/接收数据。当人们(由他们携带的装置)在vlc接收器/发射器(例如，vlc装置100)的可见视野内时，他们可以经由vlc装置100发射/接收数据。图2例示了用于智能交通的一个vlc/vlp场景。在图2中，vlc系统可以被用于车对车通信、智能交通控制、车对车的防碰撞(例如，利用vlc来确定汽车之间的距离)，以及指示牌(signage)数据广播。

现有vlc系统使用分立的电子组件来构建用于驱动led器件的所需电子电路。这种拼装(lego)型可见光通信测试台有许多缺点，如大尺寸、复杂的电子板、低性能、低可靠性以及高成本。这些可见光测试台可能与移动终端(如智能手机或平板电脑)不兼容。

期待提升led(例如，白光led)的数据速率。为此，可见光收发器系统的单led和单pd可以由大型led和pd阵列代替。而且，普通的分立led可以由嵌入式led(例如，移动电话中的内置led闪光灯装置)代替，并且pd可以由成像器件(例如，智能手机中内置的cmos或ccd成像器)代替。对于手持装置，可以设计将所有电子电路与led和pd光器件集成在一起的sip或soc来形成具有完全光电(o/e)集成的vlc系统。这可以为vlc系统提供小占地面积、非常高的性能、非常高的可靠性以及非常低的成本。

图3a-3d示出了用于主-从广播(例如，led到智能手机)和对等式全双工收发(例如，智能手机到平板电脑)应用模式两者的示例vlc系统架构。在主-从广播模式中，计算机300使用led阵列302将数据广播给智能手机330或平板电脑360(经由pd阵列/成像器334或pd阵列/成像器362)。在对等式全双工收发模式中，智能手机330或平板电脑360可以(经由led阵列332和pd阵列334/成像器362)与另一智能手机330或平板电脑360通信。可以使用不同类型的光传感器。例如，可以使用单个pd、大型pd阵列以及cmos/ccd成像器来实现高数据速率。

图3b示出了用于广播光信号的典型发射器电路架构，其可以包括led阵列302、作为信号源的电子终端305(例如，计算机300或计算机300的一部分)、usb306、txmac307、缓冲308、编码309、ofdm调制310、dac311、前置均衡器312、1:ndemux313、led驱动器314、led偏置315，和/或其它组件。图3c示出了用于接收光信号的典型接收器电路架构，其可以包括pd阵列/成像器334、pd偏置346、前置放大器347、m:1mux348、滤波器349、放大器350、adc351、解码352、解调353、后置均衡器354、rxmac355、时钟356、作为显示装置(例如，智能手机330或平板电脑360)或信号源的电子终端365，和/或其它组件。图3d是由发射器和接收器构成的典型收发器电路架构，其包括电子终端365(例如，计算机300、智能手机330或平板电脑360)、pd阵列/成像器362、led阵列364、usb366、rxmac367、后置均衡器368、解调369、解码370、adc371、放大器372、滤波器373、前置放大器374、txmac375、缓冲376、编码377、ofdm调制378、dac379、前置均衡器380、1:ndemux381、led驱动器382、cdr383、时钟384、led和pd偏置385，和/或其它组件。

缓冲、编码和解码、ofdm调制和解调制提供信号处理功能。前置均衡器可以提供更宽的led调制带宽。驱动器可以提供led驱动电流，dc偏置可为led、pd以及成像器提供dc偏置，集成模数转换器(adc)和数模转换器(dac)提供模拟信号与数字信号之间的信号转换，cdr(时钟和数据恢复)电路被用于从所接收信号中恢复数据和时钟，而时钟电路提供全局时钟同步。前置放大器、主放大器以及高/低通滤波器为所接收的信号提供信号放大和滤波。mux电路可被用于处理所接收的并行信号。mac块可以被用于多用户的访问控制。lvds(低压差分信令)可以用于去除背景噪声，并且电子终端可以使用usb接口。

为了取代现有的基于分立组件的拼装型vlc系统，提供完全集成的sip和socvlc系统。这种系统特别适用于移动系统。在物理上，vlc系统可以包括两部分：光子信令和电子处理。光子功能可以通过白光(或彩光)led发射和pd接收来实现。理论上，流行的低成本cmos/ccd成像器可以取代pd，以大大提高snr(信噪比)和数据速率(例如，高达多个gbps)。使用商用现货(cots)拼装型电子组件制造vlc系统的缺点包括：较差的电子性能，如前置放大器中的高噪声、非常大且复杂的电子板和尺寸、较差的可靠性，以及高成本。理想情况下，led、pd以及成像器应当与ic集成，以实现完全的o/e集成，并提供vlcsip和/或soc以获得最佳系统性能。例如，大多数led采用宽带隙gan制作，而ic使用si。提出了几种技术来实现用于vlc系统的sip和soc。

vlcsoc系统可以包括：在硅基板的第一部分上制作的包括vlc编码器和led驱动器的ic，和在该硅基板的第二部分上选择性地生长的化合物半导体中制作的led。在一些实现中，vlcsoc系统可以是单片ic。led和pd可以集成到单体led/pd对(例如，发射器和接收器)中，其中每个都针对其自身的功能进行了优化，即，针对高功率发光的led和针对高灵敏度的pd。

完全集成的单片vlcsoc系统可以将电子器件和光器件集成到同一基板(例如，硅晶片)上。例如，如图4所示，发射器电路+ledsoc400可以包括在si基板中制成的ic410和在选择性地生长在同一si基板顶部上的化合物半导体中制成的led415。接收器电路+pdsoc450可以包括在si基板中制成的ic460和在选择性地生长在同一si基板顶部上的化合物半导体中制成的pd465。led415和/或pd465可以通过诸如在硅基板上选择性地生长化合物半导体材料的技术直接在化合物半导体中制成，以增强光学性能。而且，发射器电路+ledsoc400和接收器电路+pdsoc450可以在同一si基板中制成，以形成由发射器模块和接收器模块两者构成的单片soc。

vlc发射器sip系统可以包括分离的在硅基板上制作的ic和由化合物半导体制作的led。在一些实现中，所述化合物半导体可以包括直接带隙半导体。在一些实现中，该化合物半导体可以包括gan。led可以被配置为vlc发射器。两个分离的ic和led可以封装在一个sip模块中。在一些实现中，sip模块可以利用倒装芯片法封装。在一些实现中，sip模块可以利用堆叠芯片法封装。可以在ic与led之间形成互连。在一些实现中，该互连可以包括穿硅过孔和插入层。

vlcsip系统可以包括分离的在硅基板上制作的包括vlc编码器和led驱动器电路的ic，和由化合物半导体制作的led。ic和led可以封装在一个sip模块中。可以在ic与led之间形成互连。可以使用两个芯片来提供系统的不同组件。第一芯片可以集成电子器件，第二芯片可以组合光器件(例如，led和pd)。图5示出了vlc系统的示例soc+sip实现。发射器管芯500可包括ic510(其是用于发射电路的soc)以及led515。两个分离的ic510和led515管芯可以组合在一起成为一个sip模块，以形成soc+sip发射器单元。接收器管芯550可以包括在同一硅基板中制成的ic560和pd565(从而形成接收器soc)。而且，发射器单元和接收器单元可以组合在一起成为一个sip模块，以形成soc+sip收发器系统(发射器+接收器)。由发射器管芯500形成的芯片可以利用连接技术(如倒装芯片法、堆叠芯片法、穿硅过孔(tsv)、插入体和/或其它技术)与由接收器管芯550形成的芯片组合，以将电子器件电路与光器件电连接。类似地，ic芯片510和led芯片515可以以相同的方式连接以形成发射器sip模块。对于用户来说，vlc系统看起来像单封装组件，即，sip系统。在一些实现中，pd可以由si制成。在一些实现中，pd可以由化合物半导体制成。

图6例示了用于制作电子器件/光器件的选择性gan生长工艺流程：首先，在si基板601中将制作一个电路作为ic602。接下来，使用光掩模603来制作用于生长led和/或pd器件的gan的图案。将籽晶604沉积到光掩模603的开孔中，在那里将制成led和/或pd器件。然后，gan605将在开孔内选择性地生长。在去除光掩模603之后，将形成一组gan岛606以制成pd器件606a和led器件606b，它们与si基板601上的ic602集成在一起。这实现了ic+led+pdsoc。另选地，如果将cmos/ccd成像器用作pd，那么cmos/ccd成像器可以直接在si晶片中制成，并且可以自然地与ic602集成在同一si基板中。

对于基于led的vlc和vlp系统，理论上，led可以按照由特定信息(led调制)编码的特定模式快速地切换开/关。led调制将预期信息(即，数据)嵌入调制光束中，作为可见光信号。在实际的ledvlc系统中，使led偏置以发光，并且发射的光可以由嵌入的电子信号(即，信息或数据)进行调制。图7a-7b例示了示例led调制机制。通常情况下，led照明装置可以利用某一电流偏置。当偏置电流达到某一程度时，led接通发光。在数字调制格式中(图7a)，驱动电流可以是具有特定清晰波形的电流脉冲，其中，逻辑“0”意指“零”调制电流(即，低数据电流)，逻辑“1”表示“高”电流(即，更强的数据电流)。该0/1逻辑比特串(logicbittrain)可以由预期“数据”调制而成，以调制led器件发射的可见光信号。

类似地，模拟调制(图7b)由模拟电流波形(信号)控制。当偏置模拟电流的电流强度被预期模拟“数据”波形改变时，其调制led发射的光束，以发出调制后的可见光信号。

vlcsoc系统可以包括：在硅基板的第一部分上制作的集成电路，以及由在该硅基板的第二部分上选择性生长的化合物半导体制作的led。led可以被配置为vlc发射器。通过(1)在硅基板上利用光掩模限定开孔、(2)将籽晶淀积到开孔中、(3)在开孔中选择性地生长化合物半导体，可以在硅基板的第二部分上选择性地生长化合物半导体。例如，vlcsoc系统可以参照上述图6所讨论的那样制作。

在一些实现中，化合物半导体可以包括直接带隙半导体。在一些实现中，化合物半导体可以包括gan。在一些实现中，可以在化合物半导体与硅基板的第二部分之间生长缓冲层。

集成电路可以包括vlc编码器和led驱动器。vlc编码器可以被配置成编码vlc信号。在一些实现中，vlc编码器可以包括manchester编码器。led驱动器可以被配置成根据vlc信号驱动led以发射可见光。

图8示出了vlc系统的收发器soc的示例框图。收发器soc可以包括发射器和接收器集成电路。manchester编码可以被用于避免闪烁效应、使数据与时钟同步、以及防止低频信号。可以使用前置均衡电路来扩大led的调制带宽。在发射器通道中，可以将manchester编码法用于led调制(即，使用特定数据信息来调制led)。这可以通过利用manchester编码器电路来实现。图9中示出了示例manchester编码器电路。在接收器通道中，可以执行反向功能来解调所接收的可见光信号，以恢复嵌入来自led的调制光中的特定时钟和数据信号。可以将manchester解码法用于时钟和数据恢复(cdr)以提取光上携带的“信息”。这可以通过利用manchester解码器电路来实现。图10中示出了示例manchester解码器电路。

图11示出了manchester编码器和解码器的示例信号波形。该示例波形包括：基准时钟信号(clk)、数据信号(data)-欲在所发射led光上携带的数据信息、通过manchester编码调制的led信号(mancdata)、通过manchester解码恢复的时钟信号(clk_r)，以及通过manchester解码恢复的数据信号(data_r)。

图12a-12b示出了led驱动器电路的示例示意图。图12a可以可包括cherryhooper放大器。图12b可以包括用于抽头(tap)/主(main)缓冲器的cml输出级。可设想用于led驱动器电路的其它设计。

在一些实现中，集成电路还可以包括串行器以串行化vlc信号。在一些实现中，集成电路还可以包括利用过冲/下冲电路的前置均衡器，该前置均衡器被配置成加速led的充电和放电，以改善其调整带宽。在一些实现中，集成电路还可以包括基于有源反馈的环境光消除电路。基于有源反馈的环境光消除电路可以包括低通滤波器、误差放大器以及nmosfet。基于有源反馈的环境光消除电路可以包括有源反馈跨阻抗放大器(tia)环境光消除电路。

可以使用前置均衡电路来扩大led的调制带宽。由于led调制带宽由驱动电流的上升/下降时间来确定，因此，可以使用过冲/下冲技术来加速led的接通(充电)然后断开(放电)以获得更宽带宽。图13示出了示例均衡器波形，其特征是上升时的过冲和下降时的下冲。过冲和下冲加速了led的充电和放电过程，并使led调制带宽更宽。

图14示出了vlc发射器集成电路内部的前馈均衡器电路的示例示意图。图14中的抽头缓冲器和主缓冲器可以使用图12(b)中所示的共模逻辑(cml)电路。图14中的主led驱动器放大器可以使用图12(a)所示的电路原理图。图14可以包括用于led的集成驱动器和均衡器电路。在图14中，可调延迟线可以对抽头缓冲器(tapbuffer)的时序进行编程。来自抽头缓冲器和主缓冲器的输出波形可以组合以产生具有过冲和下冲特征的均衡化输出波形(例如，如图13所示)，以加速led器件的电子载流子的充电和放电，从而产生更宽的led调制带宽。

图15a-15c示出了光接收器的三个示例配置。图15a示出了示例单体接收器。单体接收器(由聚光器、滤光器以及pd构成)从宽视场(fov)接收光而不区分所需光信号和环境光噪声。单体接收器因来自不同表面的反射光而遭受多径畸变。

图15b示出了示例角度分集接收器。角度分集接收器可以克服单体接收器的问题，因为其利用具有指向不同方向的较窄视场的多个接收元件。这可以极大地减少环境光、干扰以及多径畸变。更窄的视场也允许更小的pd(更低的电容)，并且提供更宽的接收器带宽和更低的前置放大器热噪声。然而，由于利用多个聚光器，因此角度分集接收器可能增加接收器尺寸和成本。

图15c示出了成像角度分集接收器。仅利用一个聚光器的成像角度分集接收器可以解决角度分集接收器的问题。成像角度分集接收器可以容易地以低成本cmos来实现。

在接收器侧，不可避免的环境光(即，噪声)可以容易地使pd的前置放大器的输入饱和。这些环境背景光噪声可以是dc或低频。这种环境光问题的传统解决方案是增加无源电阻-电容(rc)高通滤波器，来阻止主要为分体的接收器系统中的dc和低频背景光噪声。然而，其缺点很明显。例如，大的电阻和电容值会降低pd通道的频率带宽，并且大的电阻器和电容器组件不适用于集成电路。

图16示出了示例有源反馈跨阻抗放大器(tia)环境光消除电路。可以使用有源反馈跨阻抗放大器(tia)环境光消除电路来去除背景光噪声。基于有源反馈的环境光消除电路包括低通滤波器、误差放大器以及nmosfet(m0)。nmosfet充当压控电流源。强烈的直流环境噪声(例如，来自阳光、荧光灯或白炽灯)可以由误差放大器感测，其可以接通nmosfet以吸收大的环境光电流。这可以提供环境光噪声消除。

vlc接收器可以包括滤光器、pd、具有自动增益控制特征的前置放大器、manchester解码器，和/或其它组件。vlc接收器可以包括处于pd顶部上的集成微透镜滤波器以扩大pd带宽。pd(例如，接收器中的pd)的窄带宽可能受到led发射器装置中使用的黄磷光体的慢响应的限制。一种解决方案可以是在接收器通道中的pd前面使用光学带通滤波器(分立的)以仅接收蓝光。这增强了pd的频率带宽。微透镜型滤光器可以直接集成在pd的顶部上。微透镜型滤光器可以充任pd顶部上的光学带通滤波器。微透镜型滤光器可以利用ic制作方法制作(例如，利用透明薄膜或有机透明透镜)，其可以利用标准ic制作工艺与pd集成。图15d示出了具有直接集成在pd顶部上的微透镜的示例vlc接收器。如图15d所示，pd1510可以与siic1500一起制作/集成在一起。微透镜1520可以集成在pd1510的顶部上。集成微透镜滤波器(例如，1520)和小尺寸的pd像素可以以低成本提供高性能。

图17示出pd之后的示例放大模块。pd之后可以是具有自动增益控制特征的前置放大器电路。图18a-18c示出了前置放大器的示例类型的放大器电路拓扑。图18a示出了示例高阻抗放大器。图18b示出了示例低阻抗放大器。图18c示出了示例跨阻抗放大器。可以利用反馈跨阻抗放大器(tia)来实现自动增益控制功能，以实现环境噪声光消除，如图16所示。

在一些实现中，vlcsoc/sip系统还可以包括光电检测器。光电检测器可以在选择性地生长在硅基板的第二部分上的化合物半导体中制作(例如，如上面参照图6所讨论的)。在一些实现中，光电检测器可以直接在硅基板上制作。光电检测器可以在没有生长化合物半导体的情况下/在生长化合物半导体之前直接制作在硅基板上。光电检测器可以直接制作在硅基板的尚未生长化合物半导体的部分上。光电检测器可以被配置为vlc接收器以接收vlc信号，并且集成电路可以被配置成处理由光电检测器接收的vlc信号。

可以通过构图在一个gan管芯上制作led器件和pd器件。例如，如图19所示，gan管芯1900可以分成led部分1910和pd部分1920。可以分别针对led和pd的性能优化每个器件。例如，led器件可以针对高光任务效率和高光功率进行优化，而pd器件可以针对高灵敏度进行优化。当在智能手机/平板电脑中使用vlc系统时，led闪光灯可以用作led发光器，并且可以在智能手机中添加新的pd器件。利用led+pd方法，如图19所示，可以将智能手机中的标准闪光灯led进行分区。因此，一个led+pdgan管芯就足够了。

对于基于智能手机/平板电脑的vlc系统来说，用于智能手机/平板电脑的摄像头的cmos成像器装置可以被改进为包含一个或更多个pd器件。如图20所示，可以针对pd功能优化cmos成像器2010(构建在基板2000上)的一个或更多个像素2020。这允许智能手机/平板电脑使用vlc而无需安装额外的pd。基板2000可以包括用于vlc系统的集成电路。在一些实现中，cmos成像器2010的像素2020可以是可重新配置的光电检测器。这可以允许在不同位置使用不同的pd以通过现场编程来适应背景光噪声。

为便于描述，使用了空间相对术语，如“下”、“下面”、“下部”、“上方”、“上部”、“左”、“右”等来解释一个元件相对于第二元件的位置。除了与图中所描绘的那些方向不同的方向之外，这些术语还旨在涵盖装置的其它不同方向。而且，还使用诸如“第一”、“第二”等的术语来描述各种元件、区域、部分等，其并非旨在限制。类似的用语在整个说明书中指代类似的元件。

如本文所用的，术语“具有(having)”、“包含(containing)”、“包括(including)”、“包括(comprising)”等是开放式术语，其指示存在所述元件或特征，但不排除别的元件或特征。除非上下文明确指示，冠词“一(a)”、“一(an)”，以及“该/所述(the)”均包括多数和单数。

尽管已经在某些实现和示例中对本发明进行了公开，但本领域技术人员应当明白，本发明将具体公开的实现延伸至本发明的其它替代实现和/或用途及其明显的修改例和等同物。因此，本文所公开的本发明的范围不应受上述具体公开的实现的限制。

而且，技术人员将认识到来自不同实现的各种特征的可互换性。除了本文所述的变型例以外，本领域普通技术人员可以混合和匹配针对每个特征的其它已知等同物，以构建根据本发明原理的类似系统和技术。

要明白的是，根据本发明的任何特定实现，不一定能够实现所有目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式具体实施或执行，而不必实现如本文可能教导或建议的其它目的或优点。