據(jù)麥姆斯咨詢報道，自iPhone X于2017年發(fā)布以來，越來越多的智能手機開始搭載采用垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的3D傳感模塊。并且，前置3D成像還僅是第一步，智能手機制造商已在逐步發(fā)布后置3D傳感模塊的新產(chǎn)品，通過景深效果增強人像攝影。當(dāng)然，后置3D傳感應(yīng)用遠不限于此，它們還可以用于增強現(xiàn)實（AR）等應(yīng)用。

蘋果和安卓生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)用VCSEL的3D傳感模塊趨勢

圖片來源：《VCSEL市場與技術(shù)趨勢-2019版》

Yole在其最新發(fā)布的《VCSEL市場與技術(shù)趨勢-2019版》報告中，對VCSEL的主要應(yīng)用進行了全面分析，尤其對消費類和汽車應(yīng)用進行了深入探討。這份報告還詳細(xì)介紹了VCSEL的主要規(guī)格，VCSEL制造工藝詳解，以及各類VCSEL的成本對比分析。

智能手機上的VCSEL總成本變化情況

在此背景下，Yole固態(tài)照明技術(shù)與市場分析師Pierrick Boulay近日采訪了貳陸（II-VI）企業(yè)傳播與品牌發(fā)展副總裁Mark Lourie。以下為訪談內(nèi)容。

貳陸（II-VI）企業(yè)傳播與品牌發(fā)展副總裁Mark Lourie

Pierrick Boulay（以下簡稱PB）：您好！首先請您介紹一下自己，您在II-VI的職責(zé)以及II-VI的經(jīng)營業(yè)務(wù)。

Mark Lourie（以下簡稱ML）：我是Mark Lourie，司職II-VI企業(yè)傳播與品牌發(fā)展副總裁。II-VI是工程材料和光電器件領(lǐng)域的市場領(lǐng)導(dǎo)者。我們服務(wù)于三個核心終端市場：光通信、材料加工以及航空航天和國防。我們還利用II-VI的技術(shù)平臺服務(wù)于持續(xù)增長的新市場，包括汽車和消費電子終端市場。

PB：過去十年VCSEL是如何發(fā)展的，未來十年在應(yīng)用、技術(shù)、價格、性能和制造方面我們可以有哪些期待？

ML：大約30年前，VCSEL首次在實驗室通過了驗證。第一批商用VCSEL器件于1996年左右上市。VCSEL最初是為數(shù)據(jù)通信應(yīng)用而開發(fā)的，到了2010年，它們又?jǐn)U展到了工業(yè)傳感、激光打印和光學(xué)鼠標(biāo)應(yīng)用。近年，VCSEL開始拓展至許多其它應(yīng)用領(lǐng)域，例如攝像頭自動對焦、接近傳感等。

此外，還有一些并不廣為人知的應(yīng)用，例如黑莓（Blackberry）智能手機的拇指菜單導(dǎo)航鍵，以及部分梅賽德斯-奔馳汽車的方向盤等。就II-VI的VCSEL而言，我們在消費電子和汽車市場已經(jīng)有相當(dāng)長的服務(wù)歷史。

PB：您如何看待3D傳感應(yīng)用的興起和繁榮，及其對VCSEL產(chǎn)業(yè)/技術(shù)的影響？

ML：在3D傳感出現(xiàn)之前，4英寸晶圓的VCSEL制造產(chǎn)能就足夠了。VCSEL由于其相對于晶圓平面的垂直結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)4~12單元的一維陣列，通過光學(xué)帶狀光纖并行傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)3D傳感到來時，第一次推動了對相對大尺寸二維VCSEL陣列的應(yīng)用需求。

3D傳感的典型設(shè)計需要每顆芯片100個VCSEL的量級，以便擴大所需要的光輸出功率，實現(xiàn)諸如人臉識別等應(yīng)用。因此，3D傳感應(yīng)用推動了全新的VCSEL制造基礎(chǔ)設(shè)施，以實現(xiàn)6英寸晶圓工藝。

因此，單以晶圓數(shù)量或芯片出貨量來描述市場增長還不夠。在這里，我們談?wù)摰氖?ldquo;晶圓面積出貨量”，過去10年來，這一數(shù)字增長了幾個數(shù)量級，在制造技術(shù)方面提出了巨大飛躍。

推動VCSEL市場增長的驅(qū)動因素

圖片來源：《VCSEL市場與技術(shù)趨勢-2019版》

PB：與VCSEL制造工藝相關(guān)的主要挑戰(zhàn)是什么？如何克服這些挑戰(zhàn)？

ML：事實上，需要注意的是，每家VCSEL供應(yīng)商都傾向于采用自己開發(fā)的專有工藝。因此，它們都會面臨自己獨特的挑戰(zhàn)。每一次突破都會加強公司的知識產(chǎn)權(quán)（IP），從而變相提高了市場進入門檻。近兩年之前，II-VI便已經(jīng)開始批量生產(chǎn)3D傳感應(yīng)用的VCSEL陣列。

在這之前，我們克服了大部分挑戰(zhàn)，還有些問題是在量產(chǎn)爬坡過程中得到了解決。II-VI正是基于這些技術(shù)突破和專有技術(shù)，為消費電子領(lǐng)域的新機遇提供更高效的設(shè)計。

PB：VCSEL晶圓制造正從4英寸轉(zhuǎn)向6英寸，一些廠商甚至已經(jīng)在調(diào)研8英寸的可行性。您認(rèn)為這有可能嗎？主要挑戰(zhàn)會是什么？向更大尺寸晶圓遷移的動因是什么？

ML：制造技術(shù)必須匹配目標(biāo)市場的規(guī)模和資金要求。轉(zhuǎn)向6英寸是必要的，因為全球范圍內(nèi)舊的4英寸激光二極管制造基礎(chǔ)設(shè)施，都無法經(jīng)濟地制造滿足大規(guī)模要求的VCSEL芯片。因此，產(chǎn)業(yè)建立了6英寸VCSEL制造基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足消費電子應(yīng)用的3D傳感市場需求。

如今，只有少數(shù)幾家垂直集成6英寸VCSEL制造商有能力穩(wěn)定地大批量制造專為3D傳感而設(shè)計的高可靠、大型多發(fā)射器VCSEL芯片。隨著市場需求的增加，供應(yīng)商數(shù)量可能會增加，但新廠商將面臨陡峭的學(xué)習(xí)曲線和來自老牌成熟供應(yīng)商的激烈競爭。

僅3D傳感市場可能還不足以支持過渡到8英寸的經(jīng)濟效益。需要多個接近3D傳感應(yīng)用規(guī)模的市場，才能支撐投資8英寸的合理性，不過，現(xiàn)在來看，這些市場還不夠明朗。

PB：3D傳感是目前VCSEL在智能手機中的主要應(yīng)用，在工業(yè)和汽車應(yīng)用中也有望實現(xiàn)。您預(yù)計工業(yè)和汽車領(lǐng)域的應(yīng)用何時會起量？與智能手機中的VCSEL相比，主要區(qū)別有哪些？

ML：正如我剛才提到的，VCSEL已經(jīng)在汽車市場上有應(yīng)用，例如方向盤。VCSEL還將與邊發(fā)射激光二極管及各種其它技術(shù)，在眾多其它汽車應(yīng)用中展開競爭，包括車內(nèi)和外部掃描應(yīng)用。

但是，每種新用例通常都需要專門針對需求做定制化設(shè)計，而且，即使將這些汽車應(yīng)用一起計算，我們也并不認(rèn)為這些汽車應(yīng)用需求，會增長到消費類應(yīng)用所預(yù)期的規(guī)模。此外，汽車行業(yè)的設(shè)計周期更長。盡管如此，這些汽車應(yīng)用仍將受益于為消費電子VCSEL打造的6英寸制造平臺所帶來的規(guī)模經(jīng)濟。

PB：您對VCSEL未來五年的應(yīng)用有何期待？

ML：在應(yīng)用方面，趨勢已經(jīng)很明顯了，已經(jīng)發(fā)布的消費類設(shè)備嵌入VCSEL的越來越多，包括各品牌的智能手機，以及今年剛剛發(fā)布的新款增強現(xiàn)實（AR）頭戴設(shè)備等�？梢钥隙ǖ氖�，對于快速增長的VCSEL市場，我們還處于早期階段。