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VCSEL 爆红后已经一年多,现在冷了吗?

2017年9月iPhone X面部识别功能采用VCSEL技术,之后苹果更是砸25.8亿元,助力Finisar增产VCSEL。当时业内似乎很看好VCSEL未来的市场,但是这一年多来似乎没有很大的市场反应。国内能做VCSEL的寥寥,但最近看到乾照光电有在继续跟进这个技术,能否透露下相关进度?
乾照光电 · 2019-12-11

回答这个问题,首先建立一个宏观的视野,说一下目前VCSEL产业情况,以及还在布局的重要玩家。


近些年,VCSEL在国际上出现不少值得关注的并购案例。Princeton被AMS收购,Vixar被Osram收购,Finisar被II-VI收购,Oclaro被Lumentum收购,Prime Sense被苹果收购。国内企业也进行了相关的投资,欧菲光投资了纵慧芯光,舜宇光学投资了宁波睿熙。

根据摩根大通的数据以及我们的观察,预计到2020年,整个VCSEL芯片的市场规模将会达到8亿到10亿美元,国内的芯片市场约占全球的30-40%,也就是大约3亿到4亿美元。下游的封装和模组市场会在此基础上将呈几何级数的放大。

未来VCSEL市场如此开阔,但大众却有另一番感觉:VCSEL在3D传感的应用也似乎没有想象中那么火。是什么原因导致当下VCSEL热度似乎不高呢?事实上: 

(1)其实整体是不慢的,不过当前市场还是以国外厂家主导,特别是在Finisar被II-VI收购后,Finisar+II-VI占据市场最大的份额,约有19%,紧随其后的是Lumentum,占据14%的市场份额; 


(2)在手机上,一方面人脸识别并非刚需,指纹解锁也很方便;二是因为大家追求更高的屏占比,无论是水滴屏还是刘海屏等,都被全面屏打败了;三是指纹解锁方案的成本较低。短期内,iphone仍然是激光产能最大的需求方,ipad也会增加更多的需求。安卓机方面,由于苹果的专利保护以及自身较高的成本,前端3D感应的采用可能会受限;

(3)至于AR/MR/VR,由于尚处于应用早期,TOF还没有被大范围普及。 

虽然VCSEL当下还比较安静,但我们仍密切关注VCSEL的发展。我们认为VCSEL主要应用于以下三个领域: 

(1)3D结构光可以应用在手机、支付、智能门锁等领域的人脸识别。无论是在To B还是To C,3D人脸识别的比例逐年增长,未来的趋势将是3D人脸识别逐渐替代2D人脸识别。尤其是错过二维码支付的银联,不想再错过新一轮支付革命——解决身份认证的主要方案的刷脸支付。刷脸支付设备可能会整合二维码支付和人脸支付,人脸身份证未来或许将扮演信用卡和身份证的双重角色; 

(2)3D结构光在手机后置摄像头上的渗透率低于预期。此消彼长,自2018年12月以来,TOF已广泛应用于手机后置摄像头,如华为、三星、LG等多部机型均有配置。至于AR/MR/VR可能会晚一点,因为AR/MR/VR尚处于应用早期,TOF还没有大范围普及,长远来看,VCSEL应用前景依然广阔;

(3)小型VCSEL用于消费类电子产品的近距离传感器,如智能手机、TWS耳机。对比一下2019年第一季度TWS耳机出货量和2019年第三季度的出货量,可以发现,2019年第一季度苹果出货量在市场中的占比接近三分之二,占据绝对主动。半年时间内,其他终端均有放量。短短半年时间,第三季度苹果TWS耳机的出货量占比为45%,已经不及整体的一半。 

所以,可以说今年VCSEL市场表面上波澜不惊,仔细观察,其实暗流涌动。 

乾照光电此前也近16亿投建VCSEL等项目,借助已有的产线优势,搭建完成国内自主和完整的VCSEL产线。目前VCSEL主要根据客户需求,按订单生产,已实现小批量出货。同时,乾照已具备大规模量产和出货的能力,情况如下:

(1)公司用于砷化镓的外延炉有数十台,包括大型的6英寸外延炉,产量有足够的保证,在砷化镓磊晶上,团队有十余年的量产经验;

(2)芯片流片线在研发样品和小批量出货的过程中,得到了充分磨合,良率稳步提升;

(3)乾照光电可提供一站式的VCSEL测试和可靠性验证,包括加速老化、 冷热冲击、可焊性实验、恒温恒湿实验、静电实验等。在一轮轮的产品出样和迭代周期中,对于VCSEL,乾照光电已具备量产的几大必需能力:响应及时、迭代迅速、制程稳定、可靠性保障、大规模出货。


乾照光电VCSEL产线设备

至于出货的产品型号和应用,目前乾照光电针对3D传感的结构光、TOF方案和距离传感器,都已有了相应成熟的批量产品。  

(1)针对结构光客户,目前乾照已配合数家结构光客户进行随机列阵定制,并已为部分客户小批量供货。得益于完整和高效的VCSEL产线,乾照激光产品迭代迅速,供货有保障:常规的VCSEL随机阵列,定制周期较短,包括方案评估、光刻图形定制、芯片研发和生产等环节。已通过验证的客户,重复订单,从下单到出货不到3周;

(2)针对TOF方案客户,目前公司内部已开发的产品波长覆盖940nm和850nm,功率覆盖单孔的5mW到高功率的8W均匀列阵;


乾照光电均匀列阵产品,批量出货产品的光电转换效率可达40~45%。

(3)如果客户有其他规格芯片需求(如尺寸、功率、波长等),乾照也可提供定制化服务。 

此外,VCSEL在车载的激光雷达有着非常广阔的应用前景,乾照光电在此也做了布局。首先在产品上,乾照光电目前可提供的VCSEL产品最高功率规格是8W,可应用在近距离的车载扫盲中,未来在完成倒装工艺基础上,公司会进一步开发20~30W乃至更高功率的VCSEL产品,从而为激光雷达的方案公司提供区别于边射激光器方案的选择。其次,目前公司已通过车规级产线资质审核,获得了IATF16949认证,方便激光雷达客户的车规审核。 

综上,乾照已建成包括3D感测VCSEL外延生长、芯片流片、点测分选和可靠性验证等完整一站式VCSEL产线。

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"厦门乾照光电股份有限公司(股票代码:300102),是国内领先的全色系超高亮度发光二极管外延片及芯片生产厂商,总部坐落于厦门,产业化基地分布在厦门、扬州、南昌,是国家火炬计划重点高新技术企业、中国光电行业“影响力企业”、国家知识产权示范企业,承担国家重点研发计划、国家“863计划”、国家火炬计划等多项重大课题,并拥有国家级企业技术中心及国家级博士后科研工作站。
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