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VCSEL激光器从通信走向消费,未来市场广阔

李亚东 2019-10-25 2877 0

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VCSEL激光器是3D感应领域的关键器件,其在iPhone 11中的应用使得市场大热。目前,VCSEL激光器的应用正逐渐向消费电子领域转移,国内也有比较多的企业积极布局VCSEL激光器,未来几年其在消费电子领域的应用应该重点关注。

摘要:VCSEL激光器是3D感应领域的关键器件,其在iPhone 11中的应用使得市场大热。目前,VCSEL激光器的应用正逐渐向消费电子领域转移,国内也有比较多的企业积极布局VCSEL激光器,未来几年其在消费电子领域的应用应该重点关注。

VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)即垂直腔表面发射激光器,具有调制响应快、光束质量好、效率高、可集成等优点,由于其单个芯片输出功率较低,一般应用于短距场景,是消费电子传感(3D感应面部识别)和短距光通信的首选光源。

VCSEL领域市场广阔,国内企业积极布局

VCSEL应用领域相当广泛,在光通信领域主要作为短距离光纤通信、光并行处理、光互联系统等;在工艺及材料技术改进后,VCSEL器件在功耗、制造成本、集成、散热等领域的优势开始显现,应用领域又拓展到工业照明、环境监测、医疗设备等;自iPhoneX发布后,VCSEL作为其红外光源引爆了3D传感市场,华为、三星、小米、OPPO相继推出搭载VCSEL 3D传感功能的智能手机,而未来其在AR眼镜、物联网、智能驾驶传感雷达上的应用将使市场空间更具想象力。

表1 VCSEL主要应用领域

(资料来源:公开资料整理)

国内企业布局VCSEL芯片及器件的企业超过10家,其中产品技术较为成熟的主要有:武汉光迅科技、江苏华芯半导体、华工科技、三安光电等。武汉光迅科技是国内光通信光模块行业最大的公司,公司牵头组建了“国家信息光电子创新中心”,并在25G VCSEL 芯片研发上取得突破性进展。江苏华芯成立于2015年底,是目前国内唯一一家能够自主完成VCSEL和蓝光半导体激光器芯片外延及芯片工艺制造,并实现量产的公司。

国内VCSEL技术实力仍然较弱

数据通信行业应用的VCSEL常采用3英寸或4英寸晶圆制造工艺,国内企业在这一尺寸上已经有较为成熟的生产线。但难点在于光通信用VCSEL的寿命要求至少在4000小时以上,因此稳定性验证尤为重要。稳定性验证周期在半年到一年之间,企业宣称量产到通过下游客户测试之间仍有很长距离。

消费电子行业应用的VCSEL需要6英寸晶圆制造工艺,大尺寸的晶圆生产线才能降低制造成本,以及生产大的VCSEL阵列。但国内6英寸晶圆外延片的关键工艺仍有待解决,使得生产线整体良率偏低。

结语

目前,VCSEL激光器仍较多用在5G光通信、3D传感器领域,但在包括消费电子、工业、医疗、物联网、智能驾驶传感器、AR/VR等领域的应用已经显现。国外的光芯片企业在积极的扩张并购,国内VCSEL技术虽然与国外龙头差距明显,但已经有多家企业布局并取得了不错的成绩,VCSEL的市场热度不减,行业应受到重点关注。

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