从电子消费走向汽车场景，VCSEL激光器行业或将迎来百亿市场
发布时间：2021-08-17
近几年，随着5G的发展与普及，3D成像和传感技术将迎来新一轮高速成长，撬动增强现实和虚拟现实（AR/VR）、智能手机、智能汽车等多个领域发展，加速万物互联时代的到来。VCSEL作为3D成像和传感系统核心器件，正处于智能互联产业的金字塔尖。
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VCSEL是什么
用于3D测距的激光光源种类有几种，如旋转式的FPLD、照射式的EEL、VCSEL等，不同的光源在扫描方式和发射距离上各有差距。
传统的光电转换技术一般采用通过边缘发射的LED等发光器件，这种发光器件体积大，功耗高，精确度低，因此较难和半导体技术结合。而VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser），即垂直腔面发射激光器，主要结构由p型和n型两个分布式布拉格反射镜（DBR）及中间的有源区构成，其激光垂直于顶面射出，具备高输出功率、高转换效率和高质量光束等优点。目前VCSEL广泛应用于数据通信、消费电子、汽车工业等各种传感领域，相比于传统的LED或EEL激光器，VCSEL在体积、功耗、性能等方面占据优势。
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电子消费激发VCSEL产业活力
自1977年日本东京工业大学的伊贺健一最初提出VCSEL概念起，VCSEL至今已有44年发展史，但多数人依旧对VCSEL感到陌生，实际上它早已在我们的日常生活中默默扮演“重要角色”。
2004年，VCSEL首次进入消费电子产品：罗技MX1000激光无线鼠标，成为激光定位传感器的光源。
2016年，VCSEL借助测距传感器进入苹果iPhone 7系列手机，实现人脸接近感测、自动对焦等功能。同年，VCSEL也开始应用于苹果AirPods耳机，实现佩戴监测功能。
2017-2019年，VCSEL首次进入苹果iPhone X手机，成为3D人脸识别的核心器件，至此，苹果多款产品的应用推动VCSEL市场规模迈上新台阶，并引爆整个VCSEL产业的发展，随后安卓阵营也推出多款集成3D传感技术的手机。
值得留意的是，2020年可寻址VCSEL阵列进入苹果新款iPad Pro平板电脑和iPhone 12 Pro系列智能手机，首次搭载了基于dToF技术的激光雷达，在消费电子领域第一次出现激光雷达的身影。这将大幅优化手机在影音娱乐、视频影像等方面的用户体验。权威机构Yole在报告中指出，2022年智能手机的屏下摄像头或可实现人脸识别和摄像功能，使得VCSEL的波长有所变化。
VCSEL的发展趋势将影响其制作工艺 来源：Yole
通过以上的“发家史”，不难看出VCSEL在消费电子领域正火热起来，在这过程中苹果手机显然主导了VCSEL的使用，预计这种情况还会继续，目前国内手机厂商也纷纷跟进使用这一技术。据麦姆斯咨询公司的测算，2023年VCSEL全球出货量将达到30亿颗。
VCSEL在全球手机厂商中的应用变化 来源：Yole
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未来发展趋势：由消费走向汽车场景
近年来，随着国内汽车行业“电动化、智能化”的发展，车载激光雷达已成为自动驾驶的必备传感器。据了解，全球范围内自动驾驶量产车项目当前处于快速开发之中，随着激光雷达成本下探至数百美元区间且达到车规级要求，未来在汽车应用市场将呈爆发式增长。Yole的研究报告表明，至2025年全球乘用车新车市场L3级自动驾驶的渗透率将达约6%，即每年将近600万辆新车将搭载激光雷达。
VCSEL的应用领域开始由消费电子延伸至汽车场景，其市场规模的不断增长，助推VCSEL的技术迭代。其中，多结技术被业内人士认为是VCSEL行业的下一个飞跃，其优点为高功率、高效率、高斜率、低功耗等方面，在高性能全固态中、远程汽车激光雷达的应用中具有重要意义。据悉，在2020-2021年期间，多结VCSEL阵列已成为全球各大厂商陆续重点布局的产品，有专家表示，未来5-10年VCSEL有望逐渐取代EEL成为主流的激光元器件。除了汽车场景，大功率、高性能VCSEL的研发，让工业应用成为VCSEL另一个主要发力的方向，例如工业加热、环境监测、智能物流等基础设施。
VCSEL进入汽车、工业、医疗等领域 来源：Yole
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VCSEL多领域发展，将迎百亿元市场
2021年7月底，根据全球权威机构Yole发表的《VCSEL-2021年技术和市场趋势》报告显示，在手机消费、通信设备、汽车工业等多产业的推动下，全球VCSEL市场预计将从2021年的12亿美元增长到2026年的24亿美元，期间复合年增长率为13.6%。
其中，手机消费市场预计将增长到17亿美元，复合年增长率为16.4%；电信和其设施市场将增长至5.66亿美元，复合年增长率为5.6%；工业应用市场预计将增长至2100万美元，复合年增长率为6.3%；安防市场预计将增长至700万美元，复合年增长率为17.1%；医疗市场预计将增长至200万美元，复合年增长率为32.4%；汽车和其通信设备市场预计将增长至5700万美元，复合年增长率为121.9%，主要应用于激光雷达和驾驶员监控等汽车场景。
VCSEL市场规模5年内或将翻一番 来源：Yole
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市场竞争激烈，自建产业链大势所趋
毫无疑问，VCSEL伴随着信息技术的发展，将会开发出更多应用场景，市场需求量也会随之水涨船高，这些新场景的应用，则是推动VCSEL往大功率、高集成等方向发展的源动力。国内VCSEL产业在崛起的同时，产业链之间的企业竞争愈演愈烈。目前从行业趋势来看，VCSEL公司想要在市场中笑到最后，构建全产业链的资源整合是不二之选，拥有自己的产线与生产工艺，是保持产品低成本、开发响应速度快、质量把控度高等优势的基本条件。
可以预见，VCSEL在手机、汽车、工业等市场需求的推动下，国内VCSEL产业链日臻成熟，各大厂商也会凭借自己的产品优势，在未来的市场竞争中各自大放异彩。
来源：稀金网电商
