據麥姆斯諮詢報導,iPhone X攜3D傳感模組亮相以來,其核心元器件VCSEL(垂直腔面發射體雷射器)已處於高科技舞臺的聚光燈之下。蘋果公司的大力支持使VCSEL成為科技世界中的一顆耀眼的明星,儘管VCSEL這種紅外雷射技術並不是一種新技術,其誕生可以追溯到80年代,並早在1996年就已商業化。
紅外雷射器和VCSEL技術剖析
與紅外發光二極體相比,紅外雷射器具有諧振腔設計、光發散角小、光能轉換效率高、數據傳輸快等優點。由於產品設計採用脈衝光,因此對眼睛無害。隨著技術的進步,紅外雷射器已越來越多地應用於傳感元件,其應用已從工業用途擴展到商業和消費市場。
紅外雷射器包括VCSEL和EEL(邊發射雷射器)兩種,而前者具有閾值電流小、出射光束具有圓形對稱性、光能轉換效率高、光源具有高度一致性和高指向性等優點。
VCSEL在消費電子和汽車電子應用領域「寶藏」待挖
近年來,VCSEL在消費市場中的應用越來越廣泛,包括距離感測、自動對焦、3D傳感(結構光法和飛行時間法)、虹膜識別、空氣和水質檢測。其中,3D傳感應用領域包括住宅自動化、機器人、計算機、遊戲、虛擬試衣間、電視、汽車、生物識別與可穿戴設備。
此外,VCSEL還可以去除散斑,具有對稱圓形光束,便於通過透鏡控制照明角度,可為汽車夜視照明提供高解析度圖像,具有廣闊的應用前景。
3D ToF傳感器的應用領域(圖片來自:LEDinside)
3D傳感市場成功的關鍵:算法、供應鏈的協同合作
麥姆斯諮詢認為,VCSEL供應鏈已經形成,上遊的外延片和晶片供應商包括IQE(英國)、貳陸(II-VI,美國)、晶元光電(Epistar,臺灣)、華立捷(HLJ、臺灣)、穩懋(Win Semi,臺灣)和宏捷科(AWSC,臺灣),紅外雷射器供應商包括Finisar(美國)、Lumentum(美國)、NeoPhotonics(美國)、Princeton Optronic(美國)、PhilipsPhontonics(荷蘭)和歐司朗(OSRAM OS,德國)。
儘管在iPhone X推出之後VCSEL需求激增,但由於紅外雷射產品對溫度高度敏感,溫度升高會導致大規模光衰減,VCSEL技術對可靠性要求非常嚴苛。產品壽命和質量可靠性是成品率提高的主要障礙,也是目前造成手機的VCSEL供應不足的主要原因。
繼蘋果之後,其他各大手機品牌也開始聯手上下遊供應商試圖打造完善的供應鏈,但他們面臨算法的專利壁壘。隨著算法第三方應用程式的發展和3D傳感模塊性價比的提高,2018年對VCSEL公司的部署和發展來講,是至關重要的一年。
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