近日，市場研究機構Yole表示，在消費應用的推動下，特別是在智能手機應用驅動下，VCSEL市場預計將從2022年的9.78億美元增長到2028年的14億美元，復合年增長率為6%。

過去，VCSEL市場主要由數據通信應用驅動，是VCSEL最大的細分市場。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，用于人臉識別進行身份認證。2018年，移動和消費應用一躍成為VCSEL的最大細分市場，價值達到4.4億美元。

其他智能手機制造商最初也追隨這一趨勢，但幾年后便停止使用VCSEL，轉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年用于移動和消費應用的VCSEL市場增長了80%，現(xiàn)在在平板電腦、AR/VR頭顯、掃地機器人和智能門鎖中都能找到VCSEL的身影。

數據通信應用的VCSEL收入預計將在2028年達到2.32億美元，2022年至2028年的復合年增長率為11%。對高帶寬和低延遲通信的需求推動了數據中心的發(fā)展。其他市場也在蓬勃發(fā)展，汽車應用在激光雷達中使用VCSEL，工業(yè)應用在智能支付模塊中使用VCSEL，尤其是在中國。

VCSEL市場：雙寡頭壟斷，兩強爭霸

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

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

與此同時，為了鞏固在光通信市場的地位，實現(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）在汽車應用（如激光雷達或車內傳感）市場的歷史地位，Ams-Osram（艾邁斯歐司朗）將在這一領域大顯身手。Trumpf（通快）在開發(fā)長波長和高性能VCSEL方面取得了可喜成果，將在數據通信和消費市場發(fā)揮作用。Broadcom（博通）仍然是VCSEL的重要參與者，聚焦數據通信應用。

VCSEL演進：推動下一代智能手機發(fā)展

技術方面，主要關注點之一是從940nm過渡到1380nm，以便在顯示屏下集成傳感器。為實現(xiàn)這一目標，設想了多種制造方法。使用稀氮化物，從GaAs（砷化鎵）材料轉向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英寸晶圓滿足的應用場景，此外還需要新的設備和可能的新襯底。目前，這樣的應用場景還沒有出現(xiàn)。

其他技術升級與減少VCSEL占用空間有關，同時保持輸出功率和/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器件；使用兩種光柵取向的偏振復用技術，例如，將泛光照明器和點陣投影儀組合在同一設備上。