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II-VI:如此火热的VCSEL市场还仅处于早期阶段

  据麦姆斯咨询报道,自iPhone X于2017年发布以来,越来越多的智能手机开始搭载采用垂直腔面发射激光器(VCSEL)的3D传感模块。并且,前置3D成像还仅是第一步,智能手△▪▲□△机制造商已在逐步发布后置3D传感模块的新产品,通过景深效果增强人像摄影。当然,后置3D传感应用远不限于此,它们还可以用于增强现实(AR)等应用。

  Yole在其最新发布的《VCSEL市场与技术趋势-2019版》报告中,对VCSEL的主要应用进行了全面分析,尤其对消费类和汽车应用进行了深入探讨。这份报告还详细介绍了VCSEL的主要规格,VCSEL制造工艺详解,以及各类VCSEL的成本对比分析。

  在此背景下,Yole固态照明技术与市场分析师Pierrick Boulay近日采访了贰陆(II-VI)企业传播与品牌发展副总裁Mark Lourie。以下为访谈内容。

  Pierrick Boulay(以下简称PB):您好!首先请您介绍一下自己,您在II-VI的职责以及II-VI的经营业务。

  Mark Lourie(以下简称ML):我是Mark Lourie,司职II-VI企业传播与品牌发展副总裁。II-VI是工程材料和光电器件领域的市场领导者。我们服务于三个核心终端市场:光通信、材料加工以及航空航天和国防。我们还利用II-VI的技术平台服务于持续增长的新市场,包括汽车和消费电△▪▲□△子终端市场。

  PB:过去十年VCSEL是如何发展的,未来十年在应用、技术、价格、性能和制造★△◁◁▽▼方面我们可以有哪些期待?

  •☆■▲ML:大约30年前,VCSEL首次在实验室通过了验证。第一批商用VCSEL器件于1996年左右上市。VCSEL最初是为数据通信应用而开发的,到了2010年,它们又扩展到▲●…△了工业传感、激光打印和光学鼠标应用。近年,VCSEL开始拓展至许多其它应用领域,例如摄像头自动对焦、接近传感等。

  此外,还有一些并不广为人知的应用,例如黑莓(Blackberry)智能手机的拇指菜单导航键,以及部分梅赛德斯-奔驰汽车的方向盘等。就II-VI的VCSEL而言,我们在消费电子和汽车市场已经有相当长的服务历史。

  PB:您如何看待3D传感应用的兴起和繁荣,及其对VCSEL产业/技术的影响?

  ML:在3D传感出现之前,4英寸晶圆的VCSEL制造产能就足够了。VCSEL由于其相对于晶圆平面的垂直结构,能够实现4~12单元的一维阵列,通过光学带状光纤并行传输数据。当3D传感到来时,第一次推动了对相对大尺寸二维VCSEL阵列的应用需求。

  3D传感的典型设计需要每颗芯片100个VCSEL的量级,以便扩大所需要的光输出功率,实现诸如人脸识别等应用。因此,3D传感应用推动了全新的VCSEL制造基础设施,以实现6英寸晶圆工艺。

  因此,单以晶圆数量或芯片出货量来描述市场增长还不够。在这里,我们谈论的是“晶圆面积出货量”,过去10年来,这一数字增长了几个数量级,在制造技术方面提出了巨大飞跃。

  ML:事实上,需要注意的是,每家VCSEL供应商都倾向于采用自己开发的专有工艺。因此,它们都会面临▼▲自己独特的挑战。每一次突破都会加▲★-●强公司的知识产权(IP),从而变相提高了市场进入门◇…□◁=▲槛。近两年之前,II-VI便已经开始批量生产3D传感应用的VCSEL阵列。

  在这之前,我们克服了大部分挑战,还有些问题是在量产爬坡过程中得到了解决。II-VI正是基于这些技术突破和专有技术,为消费电子领域的新机遇提供更高效的设计。

  PB:VCSEL晶圆制造正从4英寸转向6英寸,一些厂商甚至已经在调研8英寸的可行性。您认为这有可能吗?主要挑战会是什么?向更大尺寸晶圆迁移的动因是什么?

  ML:制造技术必须匹配目标市场的规模和资金要求。转向6英寸是必要的,因为全球范围内旧的4英寸激光二极管制造基础设施,都无法经济地制造满足大规模要求的VCSEL芯片。因此,产业建立了6英寸VCSEL制造基础设◆●△▼●施,以满足消费电子应用的3D传感市场需求。

  如今,只有少数几家垂直集成6英寸VCSEL制造商有能力稳定地大批量制造专为3D◁☆●•○△传感而设计的高可靠、大型多发射器VCSEL芯片。随着市场需求的增加,供应商数量可◇•■★▼能会增加,但新厂商将面临陡峭的学习曲线和来自老牌成熟供应商的激烈竞争。

  仅3D传感市场可能还不足以支持过渡到8英寸的经济效益。需要多个接近3D传感应用规模的市场,才能支撑投资8英寸的合理性,不过,现在来看,这些市场还不够▲=○▼明▽•●◆朗。

  PB:3D传感是目前VCSEL在智能手机中的主要应用,在工业和汽车应用中也有望实现。您预计工业和汽车领域的应用何时会起量?与智能手机中的VCSEL相比,主要◆▼区别有哪些?

  ML:正如我刚才提到的,VCSEL已经在汽车市场上有应用,例如方向盘。VCSEL还将与边发射激光二极管及各种其它技术,在众多其它汽车应用中展开竞争,包括车内和外部扫描应用。

  但是,每种新用例通常都需要专门针对需求做定制化设计,而且,即使将这些汽车应用一起计算,我们也并不认为这些汽车应用需求,会增长到消费类应用所预期的规模。此外,汽车行业的设计周期更长。尽管如此,这些汽车应用仍将受益于为消费电子VCSEL打造的6英寸制造平台所带来的规模经济。

  ML:在应用方面,趋势已经很明显了,已经发布的消费类设备嵌入VCSEL的越来越多,包括各品▪▲□◁牌的智能手机,以及今年刚刚发布的新款增强现实(AR)头戴设备等。可以肯定的是,对于快速增长的VCSEL市场,我们还处于早期阶段。

  2019年9月5日,麦姆斯咨询将在深圳会展中心举办『第二十七届“微言大义”研讨会:机器视觉及工业检测』(同期展会:第二十一届中国国际光电博览会)。本次研讨会特邀机器视觉相关行业技术大○▲-•■□咖、业界精英和企业▪…□▷▷•高管深入交流和探讨,内容包含工业相机及核心元器件技术、3D成像与传感技术、机器视觉技术及应用等等,把脉机器视觉在工业及自动化领域未来发展趋势,带来最前沿的行业技术分享及创新成果展示!目前已邀请到华睿科技、知微传◆◁•感、图漾科技、高德智感、曼普拉斯、驭光科技、Teledyne e2v、II-VI、亮锐(Lumileds)、普密斯、深浅优视、上海微技术工业研究院等企业进行演讲。

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