Yole：VCSEL市場(chǎng)雙寡頭壟斷，兩強(qiáng)爭霸

近日，市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole表示，在消費(fèi)應(yīng)用的推動(dòng)下，特別是在智能手機(jī)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)下，VCSEL市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2022年的9.78億美元增長到2028年的14億美元，復(fù)合年增長率為6%。

過去，VCSEL市場(chǎng)主要由數(shù)據(jù)通信應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，是VCSEL最大的細(xì)分市場(chǎng)。不過，隨著2017年，蘋果iPhone X的發(fā)布，改變了游戲規(guī)則。iPhone X基于VCSEL技術(shù)，用于人臉識(shí)別進(jìn)行身份認(rèn)證。2018年，移動(dòng)和消費(fèi)應(yīng)用一躍成為VCSEL的最大細(xì)分市場(chǎng)，價(jià)值達(dá)到4.4億美元。

其他智能手機(jī)制造商最初也追隨這一趨勢(shì)，但幾年后便停止使用VCSEL，轉(zhuǎn)而使用屏下指紋傳感器。蘋果仍然是僅有的幾家采用VCSEL的參與者之一。與2018年相比，2022年用于移動(dòng)和消費(fèi)應(yīng)用的VCSEL市場(chǎng)增長了80%，現(xiàn)在在平板電腦、AR/VR頭顯、掃地機(jī)器人和智能門鎖中都能找到VCSEL的身影。

數(shù)據(jù)通信應(yīng)用的VCSEL收入預(yù)計(jì)將在2028年達(dá)到2.32億美元，2022年至2028年的復(fù)合年增長率為11%。對(duì)高帶寬和低延遲通信的需求推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。其他市場(chǎng)也在蓬勃發(fā)展，汽車應(yīng)用在激光雷達(dá)中使用VCSEL，工業(yè)應(yīng)用在智能支付模塊中使用VCSEL，尤其是在中國。

VCSEL市場(chǎng)：雙寡頭壟斷，兩強(qiáng)爭霸

自2017年以來，VCSEL生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了巨大變化。當(dāng)時(shí)存在寡頭壟斷，Lumentum是最大的玩家，而其他幾個(gè)參與者則象征性的擁有一些市場(chǎng)份額。現(xiàn)在則是雙寡頭壟斷，Coherent擁有41%的市場(chǎng)份額，Lumentum擁有37%的市場(chǎng)份額，合計(jì)占全球VCSEL市場(chǎng)的近80%。

那么，發(fā)生了什么？當(dāng)時(shí)，Lumentum是蘋果唯一合格的供應(yīng)商，F(xiàn)inisar仍處于研發(fā)階段，努力成為蘋果的供應(yīng)商。其他廠商則是參與了其他智能手機(jī)制造商的項(xiàng)目，或者為接近傳感器提供了微型VCSEL。然后，Coherent收購了Finisar，Lumentum的市場(chǎng)份額被Coherent奪走，索尼最近才有資格成為蘋果iPhone激光雷達(dá)的VCSEL供應(yīng)商。

與此同時(shí)，為了鞏固在光通信市場(chǎng)的地位，實(shí)現(xiàn)從VCSEL器件到光模塊的垂直整合，這兩家頭部企業(yè)還收購了其他公司。如以18億美元收購Oclaro、以約70億美元收購Coherent等等。

基于Osram（歐司朗）在汽車應(yīng)用（如激光雷達(dá)或車內(nèi)傳感）市場(chǎng)的歷史地位，Ams-Osram（艾邁斯歐司朗）將在這一領(lǐng)域大顯身手。Trumpf（通快）在開發(fā)長波長和高性能VCSEL方面取得了可喜成果，將在數(shù)據(jù)通信和消費(fèi)市場(chǎng)發(fā)揮作用。Broadcom（博通）仍然是VCSEL的重要參與者，聚焦數(shù)據(jù)通信應(yīng)用。

VCSEL演進(jìn)：推動(dòng)下一代智能手機(jī)發(fā)展

技術(shù)方面，主要關(guān)注點(diǎn)之一是從940nm過渡到1380nm，以便在顯示屏下集成傳感器。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，設(shè)想了多種制造方法。使用稀氮化物，從GaAs（砷化鎵）材料轉(zhuǎn)向InP（磷化銦）材料，以及基于GaA材料和InP材料融合的混合方法。每一種方法都需要大量的研發(fā)工作，最近Trumpf（通快）取得了階段性的成果。

蘋果曾嘗試在iPhone 14 Pro版本中使用基于InP-EEL的接近傳感器，但成本是基于GaAs-VCSEL接近傳感器的十倍以上，而且模塊的制造和封裝也更具挑戰(zhàn)性。在iPhone 15中，蘋果回歸了基于GaAs VCSEL的接近傳感器。

盡管Germanium（鍺）取代GaAs作為襯底的潛力很大，但從6英寸到8英寸的制造過渡仍未實(shí)現(xiàn)。另外，采用8英寸依賴于需要大量無法用6英寸晶圓滿足的應(yīng)用場(chǎng)景，此外還需要新的設(shè)備和可能的新襯底。目前，這樣的應(yīng)用場(chǎng)景還沒有出現(xiàn)。

其他技術(shù)升級(jí)與減少VCSEL占用空間有關(guān)，同時(shí)保持輸出功率和/或增加新功能：使用背面發(fā)光的VCSEL，在VCSEL的頂部增加微型光學(xué)器件；使用兩種光柵取向的偏振復(fù)用技術(shù)，例如，將泛光照明器和點(diǎn)陣投影儀組合在同一設(shè)備上。