3D傳感及更多手機(jī)應(yīng)用需求推動(dòng)垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）市場(chǎng)快速發(fā)展！
VCSEL及其封裝形式
2017年和2023年VCSEL市場(chǎng)預(yù)測(cè)
VCSEL產(chǎn)品規(guī)格 vs． 應(yīng)用需求
VCSEL產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)
繼數(shù)據(jù)通信之后，VCSEL企業(yè)終于發(fā)現(xiàn)“殺手級(jí)”應(yīng)用，市場(chǎng)爆發(fā)在即
自1977年日本東京工業(yè)大學(xué)的伊賀健一（Kenichi Iga）提出VCSEL概念開始，VCSEL各個(gè)方面的研究到現(xiàn)在均獲得了長足的進(jìn)步。VCSEL從誕生之日起就作為數(shù)據(jù)通信（Datacoms）應(yīng)用的核心器件。與邊發(fā)射激光器（EEL）相比，VCSEL優(yōu)勢(shì)在于較低的功耗和有競爭力的價(jià)格，尤其適合短距離數(shù)據(jù)通信。在數(shù)據(jù)中心建設(shè)的推動(dòng)下，在本世紀(jì)初期VCSEL市場(chǎng)和產(chǎn)量隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及而蓬勃發(fā)展，然后穩(wěn)步增長。雖然VCSEL也尋覓到一些新應(yīng)用，如激光打印機(jī)和光學(xué)鼠標(biāo)，但是都無法提供強(qiáng)勁的增長驅(qū)動(dòng)力。
VCSEL及其封裝形式
直到2014年，VCSEL才開始進(jìn)入大批量消費(fèi)類市場(chǎng)——智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)接近感測(cè)和自動(dòng)對(duì)焦功能，這預(yù)示著VCSEL成功的開端。2017年，蘋果（Apple）公司發(fā)布了十周年紀(jì)念版的產(chǎn)品：iPhone X，集成了基于VCSEL技術(shù)的3D傳感功能。iPhone X智能手機(jī)采用了三種不同的VCSEL芯片（用于Face ID的3D攝像頭、接近傳感器），進(jìn)而促使VCSEL市場(chǎng)呈現(xiàn)爆炸式增長勢(shì)頭——2017年VCSEL整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到3．3億美元。
2017年和2023年VCSEL市場(chǎng)預(yù)測(cè)
據(jù)麥姆斯咨詢介紹，良好的iPhone X銷量引發(fā)其它安卓（Android）智能手機(jī)品牌廠商對(duì)3D傳感功能的強(qiáng)烈興趣。在iPhone X發(fā)布不到一年的時(shí)間里，競爭對(duì)手們也開始采用類似的策略，集成各種3D傳感技術(shù)和人臉識(shí)別功能，可見VCSEL“殺手級(jí)”應(yīng)用獲得市場(chǎng)認(rèn)可！小米和OPPO的速度是最快的，2018年第二季度分別推出了小米8探索版和OPPO Find X兩款集成3D傳感技術(shù)的智能手機(jī)。其它Android智能手機(jī)廠商，如華為、vivo和三星，預(yù)計(jì)2019年將會(huì)把VCSEL用于旗艦機(jī)。在此背景下，2017年啟動(dòng)的新一輪VCSEL市場(chǎng)增長浪潮將持續(xù)至未來五年，相關(guān)商業(yè)機(jī)會(huì)有可能增加十倍以上。與此同時(shí)，VCSEL還有希望進(jìn)入其它一些批量應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車激光雷達(dá)（LiDAR）和氣體傳感器等。
上述趨勢(shì)使得VCSEL領(lǐng)域涌入大量投資行為，如老牌企業(yè)新建工廠，初創(chuàng)企業(yè)層出不窮，投資和并購持續(xù)火熱……
VCSEL因應(yīng)用而異，6英寸晶圓制造工藝面臨挑戰(zhàn)
不同應(yīng)用對(duì)VCSEL產(chǎn)品的性能和規(guī)格要求各異，主要體現(xiàn)在尺寸、輸出功率和激光腔（laser cavity）等方面。對(duì)于數(shù)據(jù)通信和接近傳感應(yīng)用，VCSEL芯片或陣列的表面積可小于0．1mm?；對(duì)于激光雷達(dá)應(yīng)用，其表面積可超過70mm?。VCSEL表面積隨著所需輸出功率的增加而增大，激光腔和制造工藝的復(fù)雜性也在提升。
VCSEL產(chǎn)品規(guī)格 vs． 應(yīng)用需求
當(dāng)前，VCSEL從數(shù)據(jù)通信時(shí)代向3D傳感時(shí)代的轉(zhuǎn)變，可能會(huì)對(duì)相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。數(shù)據(jù)通信行業(yè)的VCSEL常采用3英寸或4英寸晶圓制造工藝，但是消費(fèi)電子行業(yè)則需要6英寸晶圓制造工藝，才能實(shí)現(xiàn)降低成本的目的，以及更大的VCSEL陣列。這種演變對(duì)制造良率有直接影響，目前6英寸制造工藝的良率仍然偏低。這主要與外延片制造有關(guān)：與3英寸或4英寸晶圓外延相比，6英寸晶圓外延均勻性是目前的主要挑戰(zhàn)。通常，外延層厚度的1％差異將導(dǎo)致10nm的波長偏差，并且外延良率會(huì)影響整體VCSEL制造良率。現(xiàn)在，外延是VCSEL產(chǎn)業(yè)亟需解決的關(guān)鍵工藝，金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）和相關(guān)計(jì)量設(shè)備是投資核心！
備注：【MOCVD優(yōu)缺點(diǎn)】相較于其它化學(xué)氣相沉積技術(shù)，MOCVD技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）制造過程中所需要的反應(yīng)物，皆以氣態(tài)的方式進(jìn)入反應(yīng)腔體，透過高精準(zhǔn)度的注入噴頭（Injector）可準(zhǔn)確控制所需成長的薄膜組成、濃度、厚度；（2）通過高溫化學(xué)反應(yīng)，能快速成長薄膜；（3）使用不同的前驅(qū)物原料，即可具有不同制程的靈活性。而此項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)則為：（1）前驅(qū)物原料昂貴，提高生產(chǎn)成本；（2）所使用之前驅(qū)物原料多為具有易燃性或毒性，使用時(shí)須注意安全防護(hù)，使用后的副產(chǎn)物也須妥善處理，避免造成危害及環(huán)境污染。
無法淡定，一波又一波的投資和并購已經(jīng)開始……
預(yù)計(jì)VCSEL出貨量將從2017年的6．52億顆增長至2023年的33億多顆，2017～2023年的復(fù)合年增長率高達(dá)31％。這種蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)吸引資本方對(duì)VCSEL產(chǎn)業(yè)各個(gè)層面進(jìn)行投資，包括芯片設(shè)計(jì)和制造公司、設(shè)備和材料供應(yīng)商、外延和代工廠、系統(tǒng)集成和OEM廠商等。例如MOCVD設(shè)備供應(yīng)商：愛思強(qiáng)（Aixtron）、維易科（Veeco）和大陽日酸（Taiyo Nippon Sanso），因此深受其益！
因此，我們認(rèn)為VCSEL產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)強(qiáng)勁增長和投資，其中包括幾家新進(jìn)入者，當(dāng)然他們大部分來自LED產(chǎn)業(yè)。自2016年以來，麥姆斯咨詢也報(bào)道了一些并購行為，例如：艾邁斯半導(dǎo)體（ams）收購普林斯頓光學(xué)（Princeton Optronics）、歐司朗（Osram）收購Vixar。同時(shí)，企業(yè)對(duì)制造設(shè)施的擴(kuò)張或供應(yīng)鏈的增強(qiáng)也在進(jìn)行中。
VCSEL產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)
一旦VCSEL市場(chǎng)達(dá)到頂峰，更多的產(chǎn)業(yè)鏈整合將會(huì)發(fā)生，以支持不同的企業(yè)策略：
－ 垂直整合：從系統(tǒng)到模塊，從模塊到器件；
－ 應(yīng)用多樣化：從數(shù)據(jù)通信到傳感；
－ 產(chǎn)品多樣化：從LED或EEL到VCSEL。
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