市場規(guī)模將達(dá)45億美元！VCSEL加速點(diǎn)亮生活
在上篇文章《手機(jī)里“隱秘的角落”——VCSEL（結(jié)構(gòu)與原理篇）》中，我們簡單介紹了半導(dǎo)體器件分類、垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）基本結(jié)構(gòu)和原理，以及生產(chǎn)工藝等。那么，具有諸多突出優(yōu)勢的VCSEL市場前景如何？主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？我們在哪些生活場景中可以接觸到VCSEL？
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VCSEL應(yīng)用多點(diǎn)開花 科技的每一代演變，不僅給消費(fèi)者帶來便利與前所未有的體驗(yàn)，也會給相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈帶來巨大推動。 2017年，iPhone X手機(jī)的結(jié)構(gòu)光人臉識別功能，帶動了3D傳感爆發(fā)，打開了VCSEL在電子消費(fèi)領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用場景。在蘋果手機(jī)的創(chuàng)新帶動下，安卓、鴻蒙陣營也陸續(xù)進(jìn)行了相關(guān)布局。 以華為為例，其前置鏡頭從Mate30 Pro就開始采用ToF（光飛行時(shí)間法）立體深感鏡頭。下圖為剛上市不久的Mate60 Pro及局部拆機(jī)圖，其“三挖孔”中包括前置鏡頭和3D ToF組件。
（Mate60 Pro正面及局部拆機(jī)圖）
如下圖所示，ToF傳感器的工作原理是：嵌在手機(jī)中的微小光發(fā)射器發(fā)射紅外激光，當(dāng)紅外光碰到物體后產(chǎn)生反射，于是與光發(fā)射器集成在一起的光電探測器（光傳感器）便可接收到物體所反射的紅外光。根據(jù)光的發(fā)射與被物體反射后返回傳感器之間的時(shí)間差，即可計(jì)算出物體與傳感器之間的距離。 （ToF測距傳感器原理） ToF傳感器具備空間測距、3D 掃描、3D 建模等功能，通過這一系列的功能，配合手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品強(qiáng)大的運(yùn)算能力，不僅能令拍攝效果更好，完成人臉解鎖，還能在AR、VR等場景下實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用，讓用戶能享受到更好的娛樂體驗(yàn)。 VCSEL便是ToF傳感器的核心組件之一，用于發(fā)射特定波長的紅外激光。 不止智能手機(jī)、平板電腦、AR/VR等消費(fèi)電子領(lǐng)域，VCSEL還廣泛應(yīng)用于智能駕駛、安防、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。例如，VCSEL可以用于醫(yī)學(xué)成像、激光手術(shù)等方面。在軍事領(lǐng)域，因其在極端環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性，VCSEL可以應(yīng)用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、激光通訊等領(lǐng)域。 在智能駕駛領(lǐng)域，VCSEL是激光雷達(dá)的核心部件。中國車企對激光雷達(dá)的熱情與研發(fā)投入，使得國內(nèi)激光雷達(dá)行業(yè)獲得了巨大的發(fā)展機(jī)遇。是否搭載激光雷達(dá)、激光雷達(dá)數(shù)量多少等，正在成為評判一款車輛智能化程度高低的量化標(biāo)準(zhǔn)。 比如，小鵬P5、小鵬G9、蔚來ET7、蔚來ES7、理想L9等，單車搭載激光雷達(dá)數(shù)量有1-4顆不等。某廠商更是喊出“4顆以下不要說話”。 高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：2021年國內(nèi)市場乘用車前裝標(biāo)配搭載激光雷達(dá)數(shù)量還不到8000顆；2022年國內(nèi)市場（不含進(jìn)出口）乘用車前裝標(biāo)配搭載激光雷達(dá)12.99萬臺，配套車輛11.18萬輛，同比分別增長1544.30%和2626.82%；2023年1-6月，國內(nèi)乘用車激光雷達(dá)交付量達(dá)17萬臺，超過去年全年。 除過上述應(yīng)用之外，更為廣泛的VCSEL傳感應(yīng)用還有（參見下圖）： （圖源：麥姆斯咨詢） 以上VCSEL的應(yīng)用場景多為傳感領(lǐng)域。其實(shí)，在消費(fèi)電子領(lǐng)域帶火VCSEL之前，通訊領(lǐng)域?qū)嶋H是VCSEL的最大細(xì)分市場。得益于其低功耗、低成本和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，VCSEL已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域。 綜上所述，作為一種新型的半導(dǎo)體激光器，VCSEL在諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，充斥在生活中的方方面面，已然飛入尋常百姓家。 02 市場規(guī)模將達(dá)45億美元 VCSEL應(yīng)用不斷拓展，多家市場研究機(jī)構(gòu)預(yù)期其市場規(guī)模將大幅增長。 比如，根據(jù)IMARC Group數(shù)據(jù)，2022年，全球VCSEL的市場規(guī)模達(dá)17億美元，預(yù)計(jì)到2028 年，該市場規(guī)模將達(dá)到45億美元，2023-2028年間的復(fù)合年均增長率（CAGR）為17.4%。 再比如，市場研究機(jī)構(gòu)Yole預(yù)測，VCSEL全球市場整體規(guī)模將從2022年開始以19.2%的復(fù)合年增長率，到2027年達(dá)到39億美元。其中，基于傳感的市場占據(jù)76%以上份額。 （數(shù)據(jù)來源：Yole） 從細(xì)分市場來看，2018年，移動和消費(fèi)電子應(yīng)用一躍成為VCSEL的最大細(xì)分市場，Yole預(yù)計(jì)2022年該應(yīng)用領(lǐng)域的市場規(guī)模為8.4億美元，到2027年增長至19億美元，年復(fù)合增長率為15.7%。 VCSEL在數(shù)據(jù)通訊行業(yè)應(yīng)用的市場規(guī)模將從2022年的7.82億元，到2027年增長至21億美元，年復(fù)合增長率為22.2%，將超越移動和消費(fèi)電子，再度成為VCSEL的最大細(xì)分應(yīng)用市場。 這得益于數(shù)據(jù)中心、5G通信等市場的帶動，未來數(shù)據(jù)量的指數(shù)增長會促進(jìn)光模塊等在數(shù)據(jù)通信行業(yè)的需求持續(xù)增長。 與此同時(shí)，汽車市場的增長也值得關(guān)注。VCSEL作為汽車激光雷達(dá)的重要激光發(fā)射器件之一，需求不容小覷。Yole預(yù)測，2022-2027年汽車應(yīng)用的復(fù)合年均增長率將達(dá)到96.6%，細(xì)分市場規(guī)模從2022年的1800萬美元，到2027年增長至5.3億美元。 （圖源：網(wǎng)絡(luò)） 高工智能汽車研究院預(yù)測，2023年國內(nèi)乘用車前裝標(biāo)配激光雷達(dá)交付將沖刺40-50萬顆規(guī)模。上述激光雷達(dá)的規(guī)模性應(yīng)用與因受益于新政策（智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行試點(diǎn)）的實(shí)施而引起的L3/L4的B端運(yùn)營市場，將共同帶動激光雷達(dá)前裝市場的發(fā)展，并呈現(xiàn)雙線并行落地格局。 綜上，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，VCSEL的應(yīng)用場景越來越廣闊，其在科技和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的作用愈發(fā)凸顯。 *本文由光電子先導(dǎo)院編輯，部分內(nèi)容參考自Yole、麥姆斯咨詢、華泰證券研究所研報(bào)《激光雷達(dá)上游光子器件國產(chǎn)化提速》。
