苹果光加持,VCSEL应用领域扩展、车用市场潜力无穷

若要谈起近期最夯的零组件,VCSEL(垂直腔面发射激光器)绝对是名列前茅。随着iPhone X亮相,3D感测模块成为新一代iPhone最受瞩目的变革,连带使得3D感测模块中的核心零组件VCSEL成为焦点。而苹果对于VCSEL这项关键零组件的重视程度显而易见,甚至为了让激光芯片厂商Finisar能继续VCSEL的研发工作,进而出资Finisar,苹果的举措掀起了市场对于VCSEL的讨论与竞逐。

在苹果光加持下的VCSEL,俨然是全球的技术新星,然而实际上,VCSEL并非新技术,它在 1980年代被提出后,早在1996年就已商业化。这项因为苹果而再度回春、重回镁光灯下的技术,属于红外线激光技术的一种。

红外线激光与VCSEL技术解析

先来看看红外激光技术发展,相较于红外线LED,红外线激光拥有共振腔设计,光发散角度小、光电转换效率高与数据传输速度快等优点。由于红外线激光在产品设计时,多采用脉冲光,因此并不会对人眼造成伤害,随着技术提升,红外线激光产品逐渐导入感测组件之中,其应用市场也从工业用市场转向商业与消费者市场。

在红外线激光技术当中,又区分为VCSEL 面射型激光、EEL 边射型激光。其中,VCSEL面射型激光具有低临界电流的潜力、发光光束具有圆形对称特性、高效率光电转换与高指向性光源等优势。

VCSEL应用领域扩及消费性电子,未来车用市场潜力无穷

随着近年来VCSEL逐渐应用于消费性市场,目前VCSEL面射型激光市场应用已包含距离感测、自动对焦、3D感测 (结构光与飞时测距)、虹膜辨识与空气与水质检测。其中,3D感测的应用场域又含括了居家自动化、机器人、穿戴式装置、计算机、游戏、电视、汽车、生物辨识及便携式电子产品。

此外,VCSEL具有可消除光斑 (Speckle)、发光光束具有圆形对称的均匀化、搭配透镜易做到发光角度的控制的特色,也可为车用夜视照明提供高分辨率画质,成为此应用的最佳光源产品。除了在消费性市场的应用潜力,VCSEL未来在车用的应用潜力,也是产业瞩目焦点。

3D感测市场长期发展建构在算法与供应链结盟整合方案能力

集邦咨询LED研究中心(LEDinside)整理出目前VCSEL的产业链信息,以一窥VCSEL供应状况。上游的红外线激光芯片相关厂商包含IQE、II-VI、晶电、华立捷、稳懋、宏捷科、Lumentum、Finisar、Princeton Optronics、NeoPhotonics、Philips Photonics、OSRAM OS等。

因iPhone X的搭载而炙手可热,VCSEL需求量大幅增加,然而,从技术层面来看,VCSEL必须有极佳的信赖性表现,红外线激光产品对温度相当敏感,只要温度一上升,将会出现大幅度的光衰,产品寿命与质量信赖性成为产品良率最大的关键因素,因而,搭载于手机上的VCSEL产品目前就面临了因产品良率问题而导致产能不足的状况。

展望VCSEL 2018年的发展,除了iPhone可望全面采用VCSEL之外,目前各手机品牌阵营已经展开供应链结盟与合作,但如何突破算法的专利障碍,以及第三方应用程序的发展状况,甚至是整体3D感测模块性价比能否有效提升,都将牵动着VCSEL厂商明年布局与发展。





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