VCSEL晶元持續大火，消費電子、車載領域都將迎來百億元市場！
電子發燒友網報道（文/李彎彎）VCSEL全稱Vertical-cavity Surface-emitting Laser，是垂直腔面發射激光器，最初用於光通信領域，比如光模塊中，後來開始應用於消費電子領域的3D感測方面，比如人臉識別，2017年蘋果將其用在iPhone人臉識別模組，VCSEL也開始受到消費電子領域的大規模關注。
目前來看國外在VCSEL晶元方面還是較為領先，近些年國內多家廠商發展迅速，並且開始逐漸小批量或者批量生產，多家VCSEL晶元也得到了資本的較多關注，比如縱慧芯光、睿熙科技等。
什麼是VCSEL？
VCSEL本質上是一種半導體激光器，激光器是用來發射激光的裝置，而半導體激光器則是以半導體材料為工作物質發射激光的器件，根據激光晶元的結構，半導體激光器可分為邊發射激光器（EEL）和垂直腔面發射激光器（VCSEL）。
VCSEL有多方面的優點，比如：一是其出射光斑是圓形的，如上圖左側，而EEL的出射光斑是橢圓形的，VCSEL的圓形光斑更易於與光纖耦合，耦合效率比EEL的大很多；二是VCSEL的發光方向是垂直的，而EEL是從側面出光，VCSEL垂直出光更適合用來做成二維陣列形式；三是VCSEL閾值電流很小，可以在1~2mA之間的低電流下工作，能耗低。
VCSEL多方面的優點，比如出光適合做成二維陣列形式，功耗低等使得其在手機、智能門鎖、掃地機器人等消費電子市場非常被看好，也因此在3D視覺逐漸發展的過程中，火了一把，縱慧芯光聯合創始人兼亞太區CEO陳曉遲近日談到，「在消費電子領域，VCSEL晶元起量以後，市場大概規模將百億元人民幣。」
國內VCSEL晶元廠商進展如何？
但近幾年隨著3D感知技術及市場發展，多家VCSEL晶元廠商開始迅速成長，並開始小規模並規模量產，包括縱慧芯光、睿熙科技、檸檬光子、新亮光子、瑞識科技、華芯半導體、長光華芯等。
縱慧芯光
縱慧芯光成立於2015年，可提供高功率和高速VCSEL（垂直腔面發射激光器）解決方案，設計和製造VCSEL（650nm至1000nm），應用於高速光通信、生物醫學、工業、汽車和消費類產品中的光學感測中。
公司聯合創始人兼亞太區CEO陳曉遲在近日SENSOR CHINA 2020論壇上談到，消費電子領域是公司主攻的市場之一，包括手機、掃地機器人、人臉支付、智能門鎖等應用場景。
縱慧芯光除了已經進入華為旗艦級供應鏈，目前在全球範圍內擁有大大小小的客戶大概有150家。在面對美國對華為制裁的問題方面，陳曉遲表示，「我們會在合法合規的情況下給華為供貨，並且也會積極拓展新客戶，讓客戶多元化。」
陳曉遲談到，在手機方面，公司已經與安卓陣營中多家廠商進行配合，在非手機領域，比如刷臉支付、智能門鎖領域也在積極探索，事實上，公司今年已經有100kk級別的出貨量。
另外，縱慧芯光從去年開始積極布局汽車領域，汽車電子領域真正起量可能還需要三年或者五年時間，但是這個市場起量之後，預計也會有百億元人民幣的市場規模。
睿熙科技
睿熙科技成立於2017年，專註於VCSEL晶元及衍生產品的研發及量產，2020年9月，公司完成2億元人民幣A 輪融資，將主要用於下一階段晶元的量產以及流片研發投入。據官網介紹，公司VCSEL晶元可以滿足消費電子領域每月10kk 供貨能力。
除了消費電子領域，睿熙科技也在積極拓展數據通信領域和車載領域，據介紹，在數據通信領域，25G數通產品現階段已經進入量產階段，在車載領域，產品能量轉換效率可達35% ，功率在1000W，已於全球最大車載鏡頭供應商合作。
檸檬光子
檸檬光子成立於2018年，主攻高性能半導體激光晶元及其模組和光引擎，包括VCSEL垂直腔面發射激光器 、EEL邊發射激光器等產品，可應用於3D感測、AR/VR、機器人、激光雷達、消費電子、智能製造、物聯網、數據中心等領域。
2020年4月，檸檬光子推出了領先業界的高性能大功率808 nm和850 nm VCSEL晶元系列產品。據介紹，該系列產品具有高效率、高可靠性和優異的高溫性能等特點，可應用於三維感測、激光雷達、泵浦、安防、醫療等紅外照明等領域。
檸檬光子該系列VCSEL產品適於大規模量產，完全採用6英寸外延及流片，有極為精減的加工流程，並已在多家國內外成熟的6英寸晶元代工廠得到驗證。同時，該產品具有優異的可靠性，已通過50°C熱沉溫度下2000h以上連續出光的加速老化壽命測試。
新亮光子
新亮光子成立於2006年，是新亮智能集團旗下的全資子公司，專業從事VCSEL晶元及其它光晶元的研發製造和銷售，公司致力於人工智慧和物聯網領域，為消費類電子，工業應用，車載/航空、光通信等領域提供核心的VCSEL晶元等光子器件。
2020年9月，新亮光子發布了多結（Multijunction）VCSEL晶元，單孔光功率高達30mW；斜率效率（SE）2.2W/A；能夠在-40至 105°工作；發光面積更小，易於準直。Multijunction VCSEL有助於車載激光雷達、人臉識別、機器視覺產品的更小型化。
今年早些時候，新亮光子還推出了高性能、高可靠性的940nm VCSEL系列產品。新亮光子擁有國際同步的6吋VCSEL晶元量產線，打造了以VCSEL為核心的光子晶元及COB模組的IDM模式，是全球較為知名的VCSEL產品及方案供應商。
瑞識科技
瑞識科技是一家源自矽谷的高科技公司，由美國海歸博士團隊創建。公司致力於半導體光學領域，為人工智慧、身份識別、3D視覺、輔助駕駛、安防監控、特種照明、智慧物流、健康監測等行業客戶提供行業領先的光源產品和具有競爭力的光學解決方案。
瑞識科技核心技術包括光晶元設計，光學透鏡集成，器件級集成封裝，數理建模，光電系統整合優化等。公司的VCSEL外延及晶元設計已經完成數百片6寸晶圓的量產驗證。公司產品涵蓋不同波長包括850nm，940nm，光功率從幾毫瓦到數瓦的完整系列，可供3D結構光，接近感測、紅外泛光源以及3D TOF感應等不同場景中的應用。
瑞識科技今年8月份推出的業內首款發散角在10-15°的超窄光單孔VCSEL晶元，具備更小發散角，為解決接近感測模塊內部信號串擾問題，創新提供晶元級解決方案，目前已開始送樣。
威科賽樂
威科賽樂微電子股份有限公司成立於2018年1月，是由廣東先導集團與重慶萬林投資公司共同出資打造，致力於半導體材料、晶圓、激光器晶元的研發、製造及銷售，一期投資13億元，總佔地面積75畝。
據官網介紹，公司專註創新，通過資源整合、技術革新，實現了年產250萬片砷化鎵、磷化銦等襯底材料與年產高端激光器晶元20億顆的生產能力，投產後將徹底改變國內應用於智能手機、無人駕駛等領域的3D感測和激光雷達晶元嚴重依賴進口的困局。
2020年5月，由威科賽樂公司生產的首顆擁有自主知識產權的3D感測VCSEL晶元在萬州下線。目前公司晶元生產線已進入工藝優化階段，預計下半年進行小批量投產。
華芯半導體
華芯半導體科技有限公司位於泰州市姜堰區現代科技產業園，投資已超5億元，佔地面積90餘畝，建築面積50000平米。公司主要產品為高亮度LED、藍綠光半導體激光管、垂直腔面發射(VCSEL)光子晶元、DFB光子晶元、EML光子晶元以及高亮度半導體激光晶元等。產品主要應用於激光顯示、激光照明、激光電視、光纖通訊、數據中心、雲計算、超算等領域。
華芯半導體近期接受媒體採訪的時候表示，公司2017年3月宣布其自主開發的25G VCSEL晶元已通過客戶測試，一時間引起全行業高度關注。到目前為止，華芯半導體已經為業界提供了包括850nm 6G/10G/25G VCSEL外延片和晶元， 940nm 5mW~4W VCSEL晶元及外延片，藍光外延片和晶元等系列解決方案，完全滿足數據通信、3D感測及測距、激光雷達等應用的要求。
長光華芯
長光華芯主要致力於高功率半導體激光器晶元、高效率半導體激光雷達3D感測晶元、高速光通信半導體激光晶元及相關光電器件和應用系統的研發生產和銷售。產品廣泛應用於工業激光器泵浦、激光先進位造裝備、生物醫學及美容、高速光通信、機器視覺與感測等。
目前，長光華芯的VCSEL已經推出距離感測器、結構光（SL）、飛行時間（ToF）三大類產品，標準產品的波長包含808 nm、850 nm、940 nm。這些產品可廣泛應用於距離感測、人臉識別、手機3D感測、機器人、汽車激光雷達、光通訊、原子鐘、安防照明等領域。
除了上述企業，已經量產VCSEL晶元的廠商還有光迅科技、海特高新、仟目激光，此前就有報道稱，光迅科技的25G VCSEL晶元已通過部分客戶驗證，逐步進入量產階段，今年6月份表示，光迅科技表示，公司25G VCSEL晶元的良率在逐步提高，生產和研發過程自主可控。
海特高新子公司海威華芯開發了砷化鎵IPD、PPA15、VCSEL、氮化鎵NPA25等製程產品，在基站射頻氮化鎵、充電硅基氮化鎵、3D感知VCSEL砷化鎵等核心產品進入小批量量產階段。海特高新今年3月份表示，公司VCSEL晶元廣泛應用於人臉識別、測距、激光雷達、3D感知等諸多領域，在消費電子領域有廣闊的應用，
2017年11月成立於武漢的仟目激光，主要產品為VCSEL、DFB、窄線寬激光器、工業大功率激光器等多種類型，在消費電子、自動駕駛、光纖通信以及工業切割等領域均有廣泛應用。公司2019年12年就成功量產了6寸晶圓25G VCSEL晶元，應用於數據中心、消費電子中。
可以預見，未來在3D感測、5G通信等多領域的需求推動下，及各廠商的研發投入及經驗積累下，國內VCSEL晶元將會取得長足發展。
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