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1、iPhone X为什么要用VCSEL激光?本文作者:叶国光光博会的观察与最近的光电热点2017年第十九届光电博览会在深圳很热闹,可惜LED已经不是主角了,关于光通信、iPhone X让什么火了?为什么是VCSEL?首先帮大家介绍这次讨论异常火爆的3D传感技术:3D传感技术是面部识别的核心,3D激光扫描(3D传感)背后的想法就是创建一种非接触、非破坏性技术来数字化捕捉物理对象的形状。在面部识别中,它将创建一个定义人脸外观的数字矩阵。举个例子,它可以使你的手机更精确地记录你的下巴,这要比从照片上识别精确得多。而且皮肤的纹理与胡子的长短也可以被捕获到。当然也包括那些组成额头、脸颊以及其它脸部部分的独
2、特形状。至于为什么要用VCSEL激光器?3D摄像头在传统摄像头基础上引入基于飞行时间测距ToF(你不可不知关于VCSEL的几个基本原理在介绍VCSEL技术之前,这几个基本原理与名词你不可不知,知道了这些基本知识,关于VCSEL的技术原理就非常简单了。光的反射折射与折射率:我们小时候都有做过光的反射与折射实验,尤其是筷子在水里面感觉好像被折了一段一样原因就是光的折射,折射率越大,偏折越厉害,原因是光在介质的速度变慢了,介质的折射率大小,与光在介质中的速度成反比,光在介质中的速度(v)愈大,则介质的折射率(n)愈小;光在介质中的速度(v)愈小,则介质的折射率(n)愈大。实验证实光在介质中的速度(v
3、)依次为:v(气体)v(液体)v(单晶固体)v(非晶固体)。所以光在介质的折射率(n)依次为:n(气体)n(液体)n(单晶固体)n(非晶固体)。DBR(DistribuVCSEL工艺到底难吗?除了上面的基本知识,这些与LED技术相似的工艺术语你也必须知道,我在此不再多解释,他们是MOCVD(有机气相外延沉积)与MBE(分子束外延)外延技术,光刻技术决定芯片图形与尺寸,ICP-RIE(从光通信到消费电子,VCSEL激光器迎来爆发VCSEL曾在光通信应用市场里“发光发热”,被广泛关注,现在又增加了3D传感的应用,以市场来说,如果以华为、OPPO、VIVO、三星等为首的高端机型第二梯队快速响应与普及
4、,每年全世界消费10多亿部智能手机,如果每部手机嵌入2-3颗VCSEL激光器件,就是二三十亿颗的市场规模。如今,全球VCSEL的总收入已接近8亿美元,预计到2020年该值会增长到21亿美元。未来,除了光通信与3D传感,当VCSEL激光器量产供应链形成之后将带动产品价格的全面平民化,包含AR智能眼镜、智能驾驶的台湾与大陆VCSEL的发展现状如图10所示,大陆与台湾VCSEL的产业链现状很像十年前的LED,目前内地跟VCSEL有相关的公司可谓凤毛麟角,除了国内光通讯器件厂商光迅科技已有VCSEL商业化产品推出,在消费电子领域,内地尚无一家拥有VCSEL芯片量产能力的企业,当然有潜力的公司也不是没有
5、,大家熟悉的三安光电和华工科技(华工正源)是有潜力的大陆厂家,而拥有四元红黄MOCVD设备的公司例如乾照与华灿也有机会可以跨入这个领域,当然技术是关键,在美国硅谷,有一批华人专注于这个领域,例如中国大陆砷化镓材料与VCSEL的机会三五族材料像砷化镓或氮化镓目前已经普遍使用在我们的日常生活中,以一支手机为例,最新的智能手机3D传感使用砷化镓VCSEL,背光与闪光灯使用高亮度氮化镓LED,大家不熟悉的PA大部分使用砷化镓功率放大器,PA为目前电子元件中相当重要的零组件,多半被设计放在天线放射器前端,广泛被应用于手机当中,传统2G手机仅使用两颗PA,3G使用四至五颗,4G手机则是来到七颗,至于5G手
6、机的用量将更可观,高频多频带无线通讯后,不管是高中低阶, 4G手机渗透率开始起飞,这也引起了内地光电大厂的注意,去年三安光电计划以2.26亿美元收购环宇通讯半导体的消息,就是三安想要发力砷化镓材料的企图,这家公司主要从事砷化镓/磷化铟/氮化镓高阶射频及光电元件化合物半导体晶圆制造代工,同时也有布局光通讯与红外传感的关键发射元器件,三安的企图心不可谓不小。内地电子业经过这么多年的发展,已经发展成实力雄厚的红色供应链,但是内地的产业特征大多是可以大量制造、量产的产品特性,并非少量多样化产品且需要高技术开发之产品。以砷化镓PA或VCSEL来说,从认证到量产,不同于LED产业,不是会发光就可以依照市场
7、不同等级的运用去分配出海口,砷化镓产业的重要应用产品是1跟0的概念,能用就能用,不能用就不能用,尤其是PA的品质影响甚钜,VCSEL的质量要求也特别高,这些采用砷化镓PA或VCSEL的品牌大厂对品质要求甚严,没人愿意冒风险,对大陆厂商要进入这个领域的难度可谓空前巨大。未来三安如果要进入这个领域,他们面对的竞争对手是目前多数智能手机内建PA或RF(射频)组件的砷化镓晶圆代工厂稳懋科技,稳懋已经与大厂高通合作,设计出新一代TruSignal天线效能强化方案,很难撼动它的地位,另外像台湾宏捷科与全新都有深厚的功底。长路漫漫,对砷化镓或VCSEL产业而言,目前大陆的厂家都属于小学阶段,台湾是高中阶段,美国应该是大学程度了,但是大陆有非常大的市场,尤其是5G来临对宽带基础建设要求会越来越高,PA与RF组件需求越来越大,而当所有手机都把3D传感技术当标准配备的时候,VCSEL的市场会比现在大好几倍,大陆厂家有最新的设备,有雄厚的资本,缺的就是人才与技术经验,也许下一波投资与猎头狂潮将会是VCSEL莫属了!我们可以拭目以待!图11 未来VCSEL与3D传感的潜在应用
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