VCSELs – Market and Technology Trends 2019
智能手机和汽车对VCSEL的新兴应用促成了VCSEL产业的繁荣景象！
智能手机应用引爆VCSEL市场
据麦姆斯咨询介绍，2017年11月，苹果（Apple）公司携十周年纪念版产品iPhone X，发布了Face ID新功能，用于检测和识别用户人脸，从而实现手机解锁（详见：《苹果iPhone X近红外3D摄像头传感器》）。在这款智能手机中，采用了三种不同的垂直腔面发射激光器（VCSEL）。苹果推出的这一创新功能在业界引起轩然大波，VCSEL用于智能手机前置3D摄像头的突破性举措顿时让VCSEL的形象大放异彩。
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《iPhone X中的ToF接近传感器和泛光照明器：专利到产品全解析》
继苹果iPhone X发布之后，一些智能手机制造商宣布会在下一代旗舰手机增加类似功能。如华为Mate 20 Pro手机的3D深度传感系统（详见：《华为Mate 20 Pro手机3D深度传感系统》）采用两颗VCSEL（一颗用于红外点阵投影器，另一颗用于泛光照明器，但两颗分别来自不同供应商）。前置3D成像功能已经迈出了成功的第一步，最近智能手机制造商纷纷发布采用飞行时间（ToF）原理的后置3D传感模组产品。2018年，移动和消费类VCSEL应用创造了5.53亿美元的市场营收，Yole预计到2024年增长将达到33.82亿美元，复合年增长率达35%。
展望中长期，VCSEL有望在不同市场领域实现应用：移动和消费类、汽车和运输类、工业类。激光雷达，特别是中短距离激光雷达，所需的光源中，VCSEL有望与边缘发射激光器（EEL）展开竞争。然而，与EEL相比，VCSEL的输出光功率有限，要实现远距离探测仍然具有挑战性。此外，成本问题也令人望而却步。但VCSEL更容易实现阵列，因此有机会降低激光雷达成本并最终满足原始设备制造商（OEM）设定的目标。长远来看，到2032年，应用于激光雷达的VCSEL市场规模有望达到8亿美元。
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本报告对VCSEL的主要市场及应用进行了深入的分析，包括以智能手机为代表的消费电子、汽车、工业、医疗和通信等。
新技术和低成本促使VCSEL产业繁荣
自2017年以来，越来越多的智能手机开始采用VCSEL。继苹果之后，小米和OPPO率先推出拥有3D传感功能的旗舰手机（详见：《小米8探索版的Mantis Vision 3D传感系统》和《OPPO Find X的奥比中光前置3D传感系统》）；最近，华为和三星这两家智能手机领导品牌也开始将VCSEL用于其产品。从技术层面来讲，首次用于高端智能手机人脸识别的3D结构光方案需要使用两种不同的VCSEL应用：泛光照明器、点阵投影仪，因此会增加3D传感模组的有形成本。同时，LG于2019年采用了基于ToF原理的人脸识别模组，仅需使用一颗VCSEL（泛光照明器）。因此，与结构光原理的3D传感模组相比，采用ToF原理的3D人脸识别模组成本会更低。
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2017年，每部智能手机的VCSEL总成本估计为4~5美元。2018年，这一数字降至2~3美元，说明价格大幅下降。对此现象，有几种解释：产量越大，成本越低；有更多的VCSEL制造商通过智能手机制造商的认证，导致竞争激烈，纷纷降低利润；良率提升，每片晶圆上可用的VCSEL数量增加。到2024年，智能手机还把VCSEL用于近距离传感、前置和后置3D传感，预计每部智能手机VCSEL的总成本大约为2美元。
本报告介绍了VCSEL的主要产品规格，详细分析了VCSEL的制造工艺和应用于不同领域的VCSEL成本比较。报告还解释了智能手机应用对VCSEL设计的影响。
持续增长的市场需求吸引高度热情的投资
市场目标为消费领域的VCSEL制造商，其供应链很大程度上依赖于外延晶圆代工厂。IQE是其中一家外延晶圆代工厂，自2016年以来，IQE已投入巨额资金，目标是成为拥有100台金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备的大型代工厂。未来，IQE将具备向需要大量VCSEL芯片的应用提供外延片的能力，如消费类应用和汽车类应用（即驾驶员监控和激光雷达）。制造成本的下降是以上举措带来的结果，再加上4英寸晶圆向6英寸晶圆的转变，VCSEL成本下降了20%。还有外延晶圆代工厂已经在着手研究8英寸硅晶圆的制造，以求进一步降低成本。但这还需假以时日，因为该行业才刚刚发展到6英寸，许多挑战（例如片内均匀性不高、晶圆破损等）还未解决。此外，这种转变的动力必须由需要大量和/或大尺寸VCSEL芯片的应用驱动。或许激光雷达会成为驱动因素之一，但短期内不会出现。
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随着使用VCSEL的新兴应用越来越多，VCSEL制造商有望采取战略性行动。5G应用在短期内会推动VCSEL市场，一些公司则以数据通信市场为目标。一些公司会投资于与自动驾驶汽车开发相关的应用，其中驾驶员监控系统应该是强制性应用，激光雷达应在大多数此类车辆中实施。鉴于这一点，未来几年可能会发生一些针对某专业领域厂商的收购行为，高度专业化的公司或初创企业则是主要收购目标。
本报告对VCSEL行业进行了深入分析，突出了供应链趋势和关键供应商，还提供了新厂商信息及其定位。
本报告涉及的部分公司：Aixtron, Alight, ams, Anadigics, Apple, Asus, Audi, Avago, AWSC, Blackmore, Bosch, Broadcom, Canon, Changelight, Continental, Emcore, Epistar, Epiworks, Excelitas, Finetech, Finisar, Foxconn, Fuji Xerox, Fujitsu, Global Communication Semiconductor, Google, Hamamatsu, Heptagon, Himax, HLJ, Honeywell, Honor, Huawei, Ibeo, II-VI, Infineon, Infinera, Inneos, Innoluce, Intel, IntelliEpi, IQE, JDSU, Kaiam, Landmark Opto, Lasermate, Lasertel, Laytec, LeddarTech, Lenovo, LG, Lumentum, Luminar, Luxnet, Mantis Vision, Masimo, Namuga, Oclaro, Oculus, Omnivision, Oppo, Optovue, Optowell, Orbbec, Osram, Oxford Instruments, Philips Photonics, pmd, POET Technologies, Primesense, Princeton Optronics, Realsense, Riber, Ricoh, Robosense, Samsung, Sanan, Santec Corporation, SCAT, Seiko Epson, Seminex, SensL, Shiraz University, Sick, SinoSemic, SoftKinetic, Sony Corporation, Stanley, STMicroelectronics, Sumitomo Chemicals, Thorlabs, Trilumina, Truelight Corporation, US Lasers Inc., Veeco, Velodyne, Vertilas, Vertilite, Viavi, Vivo, Vixar, VPEC, Win Semiconductor, Xiaomi, ZF.…
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