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苹果华为“带火”了这个激光器

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苹果华为“带火”了这个激光器

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被苹果iphone X“带火”之后，VCSEL(垂直腔面发射激光器)在消费市场热度不减 。
近日，华为投资VCSEL供应商纵慧芯光，再度引发市场对VCSEL的关注 。同时，有报道称，在苹果iPhone产品系列的带动下，中国台湾VCSEL供应链自今年6月起扩充产量，预计VCSEL的需求增长将持续到第三季度 。VCSEL为何被苹果、华为等手机厂商看好?我国企业该如何布局，推动VCSEL的普及和量产?
苹果带火 Android/ target=_blank class=infotextkey>安卓跟进
2017年，苹果推出十周年力作iPhone X 。除了十周年献礼的情怀，iPhone X的最大卖点是取消了苹果标志性的Touch ID，转而采用了人脸解锁技术Face ID 。
与当时主流的平面影像识别技术不同，Face ID实现了3D感测 。当用户看向iPhone X屏幕，会触发ToF接近传感器，感测到用户面部靠近手机 。泛光照明器接收到信息后，利用红外光照亮用户面部，确定用户面部的位置 。继而由点阵投影器在用户面部投射3万个红外光点，再由红外摄像头捕捉这些光点并计算立体结构，生成用户的面部3D立体图像，与过往图像匹配后实现解锁 。
值得注意的是，iPhone X的ToF接近传感器、泛光照明器、点阵投射器，都用到了同一个核心器件——VCSEL 。早在20世纪80年代，VCSEL就被相关厂商提出，并在20世纪末就应用于光通信领域 。苹果的Face ID，开启了3D感测时代，也推动VCSEL快速向消费市场渗透 。
“苹果选择VCSEL的原因有多种 。VCSEL垂直腔面发光，使得构建垂直于芯片的VCSEL阵列变得容易，而且在相当宽的温度范围内都非常稳定 。VCSEL芯片引线键合也更容易，因为激光从顶部发出，可以在芯片下方进行电气和热管理 。此外，VCSEL体积可做得非常小，获得高封装密度和低阈值电流 。”麦姆斯咨询创始人兼CEO王懿向《中国电子报》采访人员指出 。
具体来说，VCSEL相对于EEL(边发射器)和LED光源，有着独特的优势 。
赛迪智库集成电路研究所高级分析师马晓凯向《中国电子报》指出，有别于EEL，VCSEL光源的发射方向和芯片是垂直的 。VCSEL的光斑测试比边发射器更加简单易行，可以在晶圆上进行测试，测试成本比较低 。在调制方面，大多采用直接调制 。VCSEL在光纤通信上有比较广泛的应用，最常见的是数据中心里的短距光模块，以及有源光缆 。它的光斑是圆形的，腔长短，易于实现单纵模，易于集成，在传感领域有较大的优势，目前已经应用到消费电子领域 。
集邦咨询分析师吴盈洁向《中国电子报》采访人员表示，相比LED，VCSEL功率更强、指向性更好，拥有最佳的温度稳定性，可应用于精准、高速距离运算 。此外，它的操作电流低，散热装置简单，也较为省电 。
【苹果华为“带火”了这个激光器】在Face ID点燃了消费市场对于VCSEL的热情之后，安卓阵营也开始进行相关布局 。华为在2018年推出的Mate 20 Pro和华为Mate 20 RS保时捷均支持3D人脸解锁 。据麦姆斯咨询介绍，Mate 20 Pro的3D深度传感系统采用了两颗VCSEL，用于点阵投影器和泛光照明器 。小米、OPPO、三星也陆续在旗舰机型引入VCSEL 。集邦科技LED研究所指出，2020年预计将有近10款高端机型将采用3D感测方案，部分机型更将扩大至前后镜头同步采用，进一步推升VCSEL产值 。
“在光通信领域有很多黑科技，但大部分用于通信、工业领域，不为消费者熟知 。苹果作为消费电子的引领者，有这个能力和眼光，把其他领域的成熟产品引入消费电子，提升了产品性能和质量 。目前国内已经涌现出一批有能力且在消费市场具有影响力的企业，也可以借鉴苹果的模式，将光通信等高科技领域的技术与消费电子相结合，提高产品性能 。”马晓凯表示 。
3D感测领衔 汽车电子可期
中长期来看，VCSEL在消费电子、汽车、通信基础设施、医疗、工业等领域都存在应用空间 。调研机构Yole指出，2018年VCSEL市场规模为7.38亿美元，预计2024年将达到37.75亿美元(约合67亿元)，年复合增长率达到31% 。
消费电子是VCSEL占比最大且增长最快的应用市场，预计2024年市场规模将达到33.82亿美元 。今年以来，后置ToF成为VCSEL用量增长的新动力 。苹果的iPad Pro搭载了基于ToF模组的激光雷达，将iPad变成“体验AR的强大设备” 。华为也在P40 Pro及P40 Pro+搭载后置ToF，并推出了每平方公里包含40亿三维信息点的AR地图 。5G时代，基于VCSEL的3D感测方案有望为更多终端设备赋予AR能力 。


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