VCSEL全稱Vertical-cavity Surface-emitting Laser，是垂直腔面發(fā)射激光器，最初用于光通信領(lǐng)域，比如光模塊中，后來開始應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域的3D感測方面，比如人臉識別，2017年蘋果將其用在iPhone人臉識別模組，VCSEL也開始受到消費電子領(lǐng)域的大規(guī)模關(guān)注。 目前來看國外在VCSEL芯片方面還是較為領(lǐng)先，近些年國內(nèi)多家廠商發(fā)展迅速，并且開始逐漸小批量或者批量生產(chǎn)，多家VCSEL芯片也得到了資本的較多關(guān)注，比如縱慧芯光、睿熙科技等。

vcsel芯片是什么？什么是VCSEL？

VCSEL本質(zhì)上是一種半導(dǎo)體激光器，激光器是用來發(fā)射激光的裝置，而半導(dǎo)體激光器則是以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)發(fā)射激光的器件，根據(jù)激光芯片的結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體激光器可分為邊發(fā)射激光器（EEL）和垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）。

VCSEL有多方面的優(yōu)點，比如：一是其出射光斑是圓形的，如上圖左側(cè)，而EEL的出射光斑是橢圓形的，VCSEL的圓形光斑更易于與光纖耦合，耦合效率比EEL的大很多；二是VCSEL的發(fā)光方向是垂直的，而EEL是從側(cè)面出光，VCSEL垂直出光更適合用來做成二維陣列形式；三是VCSEL閾值電流很小，可以在1~2mA之間的低電流下工作，能耗低。 VCSEL多方面的優(yōu)點，比如出光適合做成二維陣列形式，功耗低等使得其在手機、智能門鎖、掃地機器人等消費電子市場非常被看好，也因此在3D視覺逐漸發(fā)展的過程中，火了一把，縱慧芯光聯(lián)合創(chuàng)始人兼亞太區(qū)CEO陳曉遲近日談到，“在消費電子領(lǐng)域，VCSEL芯片起量以后，市場大概規(guī)模將百億元人民幣?！?國內(nèi)VCSEL芯片廠商進展如何？

但近幾年隨著3D感知技術(shù)及市場發(fā)展，多家VCSEL芯片廠商開始迅速成長，并開始小規(guī)模并規(guī)模量產(chǎn)，包括縱慧芯光、睿熙科技、檸檬光子、新亮光子、瑞識科技、華芯半導(dǎo)體、長光華芯等。 縱慧芯光 縱慧芯光成立于2015年，可提供高功率和高速VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）解決方案，設(shè)計和制造VCSEL（650nm至1000nm），應(yīng)用于高速光通信、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)、汽車和消費類產(chǎn)品中的光學(xué)傳感中。 公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼亞太區(qū)CEO陳曉遲在近日SENSOR CHINA 2020論壇上談到，消費電子領(lǐng)域是公司主攻的市場之一，包括手機、掃地機器人、人臉支付、智能門鎖等應(yīng)用場景。 縱慧芯光除了已經(jīng)進入華為旗艦級供應(yīng)鏈，目前在全球范圍內(nèi)擁有大大小小的客戶大概有150家。在面對美國對華為制裁的問題方面，陳曉遲表示，“我們會在合法合規(guī)的情況下給華為供貨，并且也會積極拓展新客戶，讓客戶多元化。” 陳曉遲談到，在手機方面，公司已經(jīng)與安卓陣營中多家廠商進行配合，在非手機領(lǐng)域，比如刷臉支付、智能門鎖領(lǐng)域也在積極探索，事實上，公司今年已經(jīng)有100kk級別的出貨量。

另外，縱慧芯光從去年開始積極布局汽車領(lǐng)域，汽車電子領(lǐng)域真正起量可能還需要三年或者五年時間，但是這個市場起量之后，預(yù)計也會有百億元人民幣的市場規(guī)模。 睿熙科技 睿熙科技成立于2017年，專注于VCSEL芯片及衍生產(chǎn)品的研發(fā)及量產(chǎn)，2020年9月，公司完成2億元人民幣A+輪融資，將主要用于下一階段芯片的量產(chǎn)以及流片研發(fā)投入。據(jù)官網(wǎng)介紹，公司VCSEL芯片可以滿足消費電子領(lǐng)域每月10kk+供貨能力。 除了消費電子領(lǐng)域，睿熙科技也在積極拓展數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域和車載領(lǐng)域，據(jù)介紹，在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，25G數(shù)通產(chǎn)品現(xiàn)階段已經(jīng)進入量產(chǎn)階段，在車載領(lǐng)域，產(chǎn)品能量轉(zhuǎn)換效率可達35%+，功率在1000W，已于全球最大車載鏡頭供應(yīng)商合作。 檸檬光子 檸檬光子成立于2018年，主攻高性能半導(dǎo)體激光芯片及其模組和光引擎，包括VCSEL垂直腔面發(fā)射激光器 、EEL邊發(fā)射激光器等產(chǎn)品，可應(yīng)用于3D傳感、AR/VR、機器人、激光雷達、消費電子、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。 2020年4月，檸檬光子推出了領(lǐng)先業(yè)界的高性能大功率808 nm和850 nm VCSEL芯片系列產(chǎn)品。據(jù)介紹，該系列產(chǎn)品具有高效率、高可靠性和優(yōu)異的高溫性能等特點，可應(yīng)用于三維傳感、激光雷達、泵浦、安防、醫(yī)療等紅外照明等領(lǐng)域。 檸檬光子該系列VCSEL產(chǎn)品適于大規(guī)模量產(chǎn)，完全采用6英寸外延及流片，有極為精減的加工流程，并已在多家國內(nèi)外成熟的6英寸芯片代工廠得到驗證。同時，該產(chǎn)品具有優(yōu)異的可靠性，已通過50°C熱沉溫度下2000h以上連續(xù)出光的加速老化壽命測試。

新亮光子 新亮光子成立于2006年，是新亮智能集團旗下的全資子公司，專業(yè)從事VCSEL芯片及其它光芯片的研發(fā)制造和銷售，公司致力于人工智能和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，為消費類電子，工業(yè)應(yīng)用，車載/航空、光通信等領(lǐng)域提供核心的VCSEL芯片等光子器件。 2020年9月，新亮光子發(fā)布了多結(jié)（Multijunction）VCSEL芯片，單孔光功率高達30mW；斜率效率（SE）2.2W/A；能夠在-40至+105°工作；發(fā)光面積更小，易于準(zhǔn)直。Multijunction VCSEL有助于車載激光雷達、人臉識別、機器視覺產(chǎn)品的更小型化。 今年早些時候，新亮光子還推出了高性能、高可靠性的940nm VCSEL系列產(chǎn)品。新亮光子擁有國際同步的6吋VCSEL芯片量產(chǎn)線，打造了以VCSEL為核心的光子芯片及COB模組的IDM模式，是全球較為知名的VCSEL產(chǎn)品及方案供應(yīng)商。 瑞識科技 瑞識科技是一家源自硅谷的高科技公司，由美國海歸博士團隊創(chuàng)建。公司致力于半導(dǎo)體光學(xué)領(lǐng)域，為人工智能、身份識別、3D視覺、輔助駕駛、安防監(jiān)控、特種照明、智慧物流、健康監(jiān)測等行業(yè)客戶提供行業(yè)領(lǐng)先的光源產(chǎn)品和具有競爭力的光學(xué)解決方案。 瑞識科技核心技術(shù)包括光芯片設(shè)計，光學(xué)透鏡集成，器件級集成封裝，數(shù)理建模，光電系統(tǒng)整合優(yōu)化等。公司的VCSEL外延及芯片設(shè)計已經(jīng)完成數(shù)百片6寸晶圓的量產(chǎn)驗證。公司產(chǎn)品涵蓋不同波長包括850nm，940nm，光功率從幾毫瓦到數(shù)瓦的完整系列，可供3D結(jié)構(gòu)光，接近傳感、紅外泛光源以及3D TOF感應(yīng)等不同場景中的應(yīng)用。

瑞識科技今年8月份推出的業(yè)內(nèi)首款發(fā)散角在10-15°的超窄光單孔VCSEL芯片，具備更小發(fā)散角，為解決接近傳感模塊內(nèi)部信號串?dāng)_問題，創(chuàng)新提供芯片級解決方案，目前已開始送樣。 威科賽樂 威科賽樂微電子股份有限公司成立于2018年1月，是由廣東先導(dǎo)集團與重慶萬林投資公司共同出資打造，致力于半導(dǎo)體材料、晶圓、激光器芯片的研發(fā)、制造及銷售，一期投資13億元，總占地面積75畝。 據(jù)官網(wǎng)介紹，公司專注創(chuàng)新，通過資源整合、技術(shù)革新，實現(xiàn)了年產(chǎn)250萬片砷化鎵、磷化銦等襯底材料與年產(chǎn)高端激光器芯片20億顆的生產(chǎn)能力，投產(chǎn)后將徹底改變國內(nèi)應(yīng)用于智能手機、無人駕駛等領(lǐng)域的3D感測和激光雷達芯片嚴(yán)重依賴進口的困局。 2020年5月，由威科賽樂公司生產(chǎn)的首顆擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的3D感測VCSEL芯片在萬州下線。目前公司芯片生產(chǎn)線已進入工藝優(yōu)化階段，預(yù)計下半年進行小批量投產(chǎn)。 華芯半導(dǎo)體 華芯半導(dǎo)體科技有限公司位于泰州市姜堰區(qū)現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)園，投資已超5億元，占地面積90余畝，建筑面積50000平米。

公司主要產(chǎn)品為高亮度LED、藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光管、垂直腔面發(fā)射（VCSEL）光子芯片、DFB光子芯片、EML光子芯片以及高亮度半導(dǎo)體激光芯片等。產(chǎn)品主要應(yīng)用于激光顯示、激光照明、激光電視、光纖通訊、數(shù)據(jù)中心、云計算、超算等領(lǐng)域。 華芯半導(dǎo)體近期接受媒體采訪的時候表示，公司2017年3月宣布其自主開發(fā)的25G VCSEL芯片已通過客戶測試，一時間引起全行業(yè)高度關(guān)注。到目前為止，華芯半導(dǎo)體已經(jīng)為業(yè)界提供了包括850nm 6G/10G/25G VCSEL外延片和芯片， 940nm 5mW~4W VCSEL芯片及外延片，藍(lán)光外延片和芯片等系列解決方案，完全滿足數(shù)據(jù)通信、3D感測及測距、激光雷達等應(yīng)用的要求。 長光華芯 長光華芯主要致力于高功率半導(dǎo)體激光器芯片、高效率半導(dǎo)體激光雷達3D傳感芯片、高速光通信半導(dǎo)體激光芯片及相關(guān)光電器件和應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)和銷售。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)激光器泵浦、激光先進制造裝備、生物醫(yī)學(xué)及美容、高速光通信、機器視覺與傳感等。 目前，長光華芯的VCSEL已經(jīng)推出距離傳感器、結(jié)構(gòu)光（SL）、飛行時間（ToF）三大類產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的波長包含808 nm、850 nm、940 nm。這些產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于距離傳感、人臉識別、手機3D傳感、機器人、汽車激光雷達、光通訊、原子鐘、安防照明等領(lǐng)域。 除了上述企業(yè)，已經(jīng)量產(chǎn)VCSEL芯片的廠商還有光迅科技、海特高新、仟目激光，此前就有報道稱，光迅科技的25G VCSEL芯片已通過部分客戶驗證，逐步進入量產(chǎn)階段，今年6月份表示，光迅科技表示，公司25G VCSEL芯片的良率在逐步提高，生產(chǎn)和研發(fā)過程自主可控。

海特高新子公司海威華芯開發(fā)了砷化鎵IPD、PPA15、VCSEL、氮化鎵NPA25等制程產(chǎn)品，在基站射頻氮化鎵、充電硅基氮化鎵、3D感知VCSEL砷化鎵等核心產(chǎn)品進入小批量量產(chǎn)階段。海特高新今年3月份表示，公司VCSEL芯片廣泛應(yīng)用于人臉識別、測距、激光雷達、3D感知等諸多領(lǐng)域，在消費電子領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用， 2017年11月成立于武漢的仟目激光，主要產(chǎn)品為VCSEL、DFB、窄線寬激光器、工業(yè)大功率激光器等多種類型，在消費電子、自動駕駛、光纖通信以及工業(yè)切割等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。公司2019年12年就成功量產(chǎn)了6寸晶圓25G VCSEL芯片，應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、消費電子中。 可以預(yù)見，未來在3D傳感、5G通信等多領(lǐng)域的需求推動下，及各廠商的研發(fā)投入及經(jīng)驗積累下，國內(nèi)VCSEL芯片將會取得長足發(fā)展。
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