认识一下VCSEL芯片(三)

Tony 半导体供应链服务平台 今天

VCSEL激光器能做什么 ?

VCSEL基本原理就是传递空间三维信息,三维识别、手势识别、虹膜识别、无人驾驶激光雷达等许多我们熟悉的应用,都是通过它得以实现的。

认识一下VCSEL芯片(三)

手势识别

认识一下VCSEL芯片(三)

虹膜识别

认识一下VCSEL芯片(三)

无人驾驶

虽然目前VCSEL激光器在消费电子领域的市场才刚刚起步,但是它在光通信、光互连、激光引信、激光显示、光信号处理以及芯片级原子钟等领域,早已获得了广泛的应用。除此之外,它在近红外波段的军用领域起着主导作用,例如用于周边和边境安全的高功率照明、透过烟雾和爆炸进行成像以及远程监视等。

国内外产业化状况如何?

目前,全球范围内主要的设计者包括Finsar、Lumentum、Princeton Optronics、Heptagon、ⅡⅥ等公司,它们在移动端VCSEL处于前沿的研发角色。由IQE、全新、联亚光电等公司提供三五族化合物EPI外延硅片,然后由宏捷科(Princeton Optronics合作方)、稳懋(Heptagon 合作方)等公司进行晶圆制造,再经过联钧、硅品等公司的封测,便变成了独立的VCSEL 器件。然后由设计公司提供给意法半导体、德州仪器、英飞凌等综合解决方案商,再提供给下游消费电子厂商。

相比之下,光通讯领域中,国内光通讯器件厂商光迅科技已有VCSEL商业化产品推出,但是在消费电子领域,国内尚无一家拥有VCSEL芯片量产能力的企业。科研领域中,中科院长春光机所在VCSEL的研究处于世界前沿地位。

市场规模有多大?

针对全球红外线元件市场发展情形,2019年整体市场规模预估可达16.43亿美元,且随着3D感测元件应用逐渐发酵,2020年整体规模将逐步成长至22.02亿美元,年增34.02 %。红外线元件市场无论在红外线照明或雷射产品应用中,整体市场需求依旧持续畅旺。

主要应用方式是测距?

可分为3类,分别为立体视觉(Stereo Vision)、结构光(Structured Light)与飞行时间测距(Time ofFlight,ToF),各有不同的测量方式与运算原理,最终透过计算方式得出待测物的距离与轮廓。

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VCSEL 元件供应链,现阶段发展如何?

目前,VCSEL 元件的制造流程必须使用GaAs 基板材料,透过磊晶制程才算完成初步作业,随后再将磊晶完成的晶圆送到IDM 厂进行加工,或转交委外代工模式,发包给制造和封测代工厂,进行后续制造、封装与测试等步骤,最终将可生产出一颗完整的VCSEL 元件。

VCSEL元件结构相当复杂,且材料特性和磊晶层数的要求相当高,需有高难度的磊晶技术才可顺利生产。在营收方面,VCSEL元件获利性仍较一般红外线元件LED高出许多,使得各磊晶厂商(如IQE)VCSEL等IDM厂(如Lumentum)、LED厂(如晶成半导体等),无不相继投入或转型至VCSEL元件开发,以争取较高营收表现。

认识一下VCSEL芯片(三)

近年VCSEL 元件等DM 大厂,透过购并相关制造代工厂商或DM 厂,扩大该元件市占率,例如二六自2016 年1 月开始相继购并Epiworks、Anadigics 及Kaiam 等厂商,今年9 月成功完成对Apple Face ID 模组的Finisar 购并案;另一家IDM 大厂Lumentum 则于2018 年3 月完成购并Oclaro。

整体而言,VCSEL 元件等IDM 大厂透过此整并发展模式,虽有少数购并案因股份关系未能谈拢而破局,但大部分案件都可成功嚢括相关制造代工厂商或IDM 厂。

但随着几家IDM 大厂陆续收购其他相关厂商,市场发展已逐渐形成「大者恒大」局面。从这些结果可看出,购并对VCSEL 元件发展情形及规格制定的影响,可驱使整体制度更加完备,提高后续终端产品应用的市场渗透率。


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