智能手機應(yīng)用引爆VCSEL市場

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，2017年11月，蘋果（Apple）公司攜十周年紀念版產(chǎn)品iPhone X，發(fā)布了Face ID新功能，用于檢測和識別用戶人臉，從而實現(xiàn)手機解鎖。在這款智能手機中，采用了三種不同的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）。蘋果推出的這一創(chuàng)新功能在業(yè)界引起軒然大波，VCSEL用于智能手機前置3D攝像頭的突破性舉措頓時讓VCSEL的形象大放異彩。

繼蘋果iPhone X發(fā)布之后，一些智能手機制造商宣布會在下一代旗艦手機增加類似功能。如華為Mate 20 Pro手機的3D深度傳感系統(tǒng)采用兩顆VCSEL（一顆用于紅外點陣投影器，另一顆用于泛光照明器，但兩顆分別來自不同供應(yīng)商）。前置3D成像功能已經(jīng)邁出了成功的第一步，最近智能手機制造商紛紛發(fā)布采用飛行時間（ToF）原理的后置3D傳感模組產(chǎn)品。2018年，移動和消費類VCSEL應(yīng)用創(chuàng)造了5.53億美元的市場營收，Yole預(yù)計到2024年增長將達到33.82億美元，復(fù)合年增長率達35％。

2018年和2024年VCSEL市場規(guī)模預(yù)測

展望中長期，VCSEL有望在不同市場領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用：移動和消費類、汽車和運輸類、工業(yè)類。激光雷達，特別是中短距離激光雷達，所需的光源中，VCSEL有望與邊緣發(fā)射激光器（EEL）展開競爭。然而，與EEL相比，VCSEL的輸出光功率有限，要實現(xiàn)遠距離探測仍然具有挑戰(zhàn)性。此外，成本問題也令人望而卻步。但VCSEL更容易實現(xiàn)陣列，因此有機會降低激光雷達成本并最終滿足原始設(shè)備制造商（OEM）設(shè)定的目標。長遠來看，到2032年，應(yīng)用于激光雷達的VCSEL市場規(guī)模有望達到8億美元。

新技術(shù)和低成本促使VCSEL產(chǎn)業(yè)繁榮

自2017年以來，越來越多的智能手機開始采用VCSEL。繼蘋果之后，小米和OPPO率先推出擁有3D傳感功能的旗艦手機；最近，華為和三星這兩家智能手機領(lǐng)導品牌也開始將VCSEL用于其產(chǎn)品。從技術(shù)層面來講，首次用于高端智能手機人臉識別的3D結(jié)構(gòu)光方案需要使用兩種不同的VCSEL應(yīng)用：泛光照明器、點陣投影儀，因此會增加3D傳感模組的有形成本。同時，LG于2019年采用了基于ToF原理的人臉識別模組，僅需使用一顆VCSEL（泛光照明器）。因此，與結(jié)構(gòu)光原理的3D傳感模組相比，采用ToF原理的3D人臉識別模組成本會更低。

2017年，每部智能手機的VCSEL總成本估計為4～5美元。2018年，這一數(shù)字降至2～3美元，說明價格大幅下降。對此現(xiàn)象，有幾種解釋：產(chǎn)量越大，成本越低；有更多的VCSEL制造商通過智能手機制造商的認證，導致競爭激烈，紛紛降低利潤；良率提升，每片晶圓上可用的VCSEL數(shù)量增加。到2024年，智能手機還把VCSEL用于近距離傳感、前置和后置3D傳感，預(yù)計每部智能手機VCSEL的總成本大約為2美元。

智能手機上的VCSEL總成本變化情況

持續(xù)增長的市場需求吸引高度熱情的投資

市場目標為消費領(lǐng)域的VCSEL制造商，其供應(yīng)鏈很大程度上依賴于外延晶圓代工廠。IQE是其中一家外延晶圓代工廠，自2016年以來，IQE已投入巨額資金，目標是成為擁有100臺金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）設(shè)備的大型代工廠。未來，IQE將具備向需要大量VCSEL芯片的應(yīng)用提供外延片的能力，如消費類應(yīng)用和汽車類應(yīng)用（即駕駛員監(jiān)控和激光雷達）。制造成本的下降是以上舉措帶來的結(jié)果，再加上4英寸晶圓向6英寸晶圓的轉(zhuǎn)變，VCSEL成本下降了20％。還有外延晶圓代工廠已經(jīng)在著手研究8英寸硅晶圓的制造，以求進一步降低成本。但這還需假以時日，因為該行業(yè)才剛剛發(fā)展到6英寸，許多挑戰(zhàn)（例如片內(nèi)均勻性不高、晶圓破損等）還未解決。此外，這種轉(zhuǎn)變的動力必須由需要大量和／或大尺寸VCSEL芯片的應(yīng)用驅(qū)動�；蛟S激光雷達會成為驅(qū)動因素之一，但短期內(nèi)不會出現(xiàn)。

隨著使用VCSEL的新興應(yīng)用越來越多，VCSEL制造商有望采取戰(zhàn)略性行動。5G應(yīng)用在短期內(nèi)會推動VCSEL市場，一些公司則以數(shù)據(jù)通信市場為目標。一些公司會投資于與自動駕駛汽車開發(fā)相關(guān)的應(yīng)用，其中駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該是強制性應(yīng)用，激光雷達應(yīng)在大多數(shù)此類車輛中實施。鑒于這一點，未來幾年可能會發(fā)生一些針對某專業(yè)領(lǐng)域廠商的收購行為，高度專業(yè)化的公司或初創(chuàng)企業(yè)則是主要收購目標。

VCSEL行業(yè)主要投資事件