【光电集成】Yole：VCSEL市场双寡头垄断，两强争霸

近日，市场研究机构Yole表示，在消费应用的推动下，特别是在智能手机应用驱动下，VCSEL市场预计将从2022年的9.78亿美元增长到2028年的14亿美元，复合年增长率为6%。

过去，VCSEL市场主要由数据通信应用驱动，是VCSEL最大的细分市场。不过，随着2017年，苹果iPhone X的发布，改变了游戏规则。iPhone X基于VCSEL技术，用于人脸识别进行身份认证。2018年，移动和消费应用一跃成为VCSEL的最大细分市场，价值达到4.4亿美元。

其他智能手机制造商最初也追随这一趋势，但几年后便停止使用VCSEL，转而使用屏下指纹传感器。苹果仍然是仅有的几家采用VCSEL的参与者之一。与2018年相比，2022年用于移动和消费应用的VCSEL市场增长了80%，现在在平板电脑、AR/VR头显、扫地机器人和智能门锁中都能找到VCSEL的身影。

数据通信应用的VCSEL收入预计将在2028年达到2.32亿美元，2022年至2028年的复合年增长率为11%。对高带宽和低延迟通信的需求推动了数据中心的发展。其他市场也在蓬勃发展，汽车应用在激光雷达中使用VCSEL，工业应用在智能支付模块中使用VCSEL，尤其是在中国。

自2017年以来，VCSEL生态系统发生了巨大变化。当时存在寡头垄断，Lumentum是最大的玩家，而其他几个参与者则象征性的拥有一些市场份额。现在则是双寡头垄断，Coherent拥有41%的市场份额，Lumentum拥有37%的市场份额，合计占全球VCSEL市场的近80%。

那么，发生了什么？当时，Lumentum是苹果唯一合格的供应商，Finisar仍处于研发阶段，努力成为苹果的供应商。其他厂商则是参与了其他智能手机制造商的项目，或者为接近传感器提供了微型VCSEL。然后，Coherent收购了Finisar，Lumentum的市场份额被Coherent夺走，索尼最近才有资格成为苹果iPhone激光雷达的VCSEL供应商。

与此同时，为了巩固在光通信市场的地位，实现从VCSEL器件到光模块的垂直整合，这两家头部企业还收购了其他公司。如以18亿美元收购Oclaro、以约70亿美元收购Coherent等等。

基于Osram（欧司朗）在汽车应用（如激光雷达或车内传感）市场的历史地位，Ams-Osram（艾迈斯欧司朗）将在这一领域大显身手。Trumpf（通快）在开发长波长和高性能VCSEL方面取得了可喜成果，将在数据通信和消费市场发挥作用。Broadcom（博通）仍然是VCSEL的重要参与者，聚焦数据通信应用。

技术方面，主要关注点之一是从940nm过渡到1380nm，以便在显示屏下集成传感器。为实现这一目标，设想了多种制造方法。使用稀氮化物，从GaAs（砷化镓）材料转向InP（磷化铟）材料，以及基于GaA材料和InP材料融合的混合方法。每一种方法都需要大量的研发工作，最近Trumpf（通快）取得了阶段性的成果。

苹果曾尝试在iPhone 14 Pro版本中使用基于InP-EEL的接近传感器，但成本是基于GaAs-VCSEL接近传感器的十倍以上，而且模块的制造和封装也更具挑战性。在iPhone 15中，苹果回归了基于GaAs VCSEL的接近传感器。

尽管Germanium（锗）取代GaAs作为衬底的潜力很大，但从6英寸到8英寸的制造过渡仍未实现。另外，采用8英寸依赖于需要大量无法用6英寸晶圆满足的应用场景，此外还需要新的设备和可能的新衬底。目前，这样的应用场景还没有出现。

其他技术升级与减少VCSEL占用空间有关，同时保持输出功率和/或增加新功能：使用背面发光的VCSEL，在VCSEL的顶部增加微型光学器件；使用两种光栅取向的偏振复用技术，例如，将泛光照明器和点阵投影仪组合在同一设备上。