目前市面上主流的3種3D感知技術分別為雙目立體成像、結構光以及ToF，而不論是結構光方案還是TOF方案，都離不開核心器件VCSEL。

2017年，iPhone X將結構光引入到前置光學系統中，用于Face ID人臉識別，隨之引發了3D感知技術市場的熱潮。而伴隨著5G技術變革下智能手機的更新換代需求，全球3D感知市場規模逐年擴大。

據TrendForce數據，2020年3D傳感VCSEL（適用于智能手機和平板電腦等移動設備）市場規模預測為12.07億美元，較2019年的10.79億美元同比增長12%。

分析師指出，目前3D傳感已成為手機品牌廠商旗艦機在規格競賽中的重要指標。3D傳感功能主要集成在后置攝像頭中，主要應用包括測距、背景虛化、3D物體檢測、空間建模和增強現實（AR）。在不久的將來，3D傳感功能進一步搭配5G，成為高端手機的標配。預計2021年3D傳感VCSEL的市場規模將同比增長53%，達18.42億美元。

目前市面上主流的3種3D感知技術分別為雙目立體成像、結構光以及ToF，而不論是結構光方案還是TOF方案，都離不開核心器件VCSEL。

在此背景下，VCSEL成為市場新增量。早在1977 年,日本東京工業大學的伊賀健一提出 VCSEL 的概念，直到2017年，iPhone X 徹底讓VCSEL火起來。

當前，VCSEL在消費電子3D成像、物聯網、數據中心／云計算以及自動駕駛等領域應用頗多。

VCSEL被市場所青睞，原因之一就在于VCSEL可以提供高頻調制、更快的響應速度、高質量光束，同時功耗低、工藝兼容性好。

VCSEL是紅外激光LD的一種，全名為垂直共振腔表面放射激光，顧名思義，他是可以垂直發射模式，與其他紅外LD的邊發射模式不同，VCSEL的垂直結構更加適合進行晶圓級制造和封測，規模量產之后的成本相比邊發射LD有優勢，可靠性高，相比于LED，VSCEL的光譜質量高，響應速度快，優勢明顯。

此前，VCSEL由于其制造工藝不成熟，產品的成本相對較高，隨著各大廠商的重視，尤其是高速光通信的快速發展，VCSEL工藝逐步成熟。

縱慧芯光聯合創始人、首席產品官Ryan曾表示，3D傳感器國內市場需求巨大，產業鏈逐步成熟，VCSEL國產芯片的量產需求迫切。

在具體的VCSEL產業鏈方面，VCSEL目前主要采用三五族化合物半導體材料GaAs制成，由IQE、全新、聯亞光電等公司提供三五族化合物EPI外延硅片，然后由宏捷科技、穩懋、晶電等公司進行晶圓制造，再經過聯鈞、矽品等公司的封測，變成為獨立的VCSEL器件。然后由設計公司提供給綜合解決方案商，再提供給下游消費電子廠商。

在科研領域，我國中科院長春光機所在VCSEL科研領域處于世界前沿地位，2014年5月長春光機所在所內首次研制出堿金屬院子光學傳感技術專用的795nm和894nm VCSEL。該器件采用完全自主的結構設計、材料生長和芯片工藝研制而成，芯片體積僅為0.05立方毫米，器件高穩定單模態激光輸出高于0.2毫瓦，工作電流低于1.5毫安，功耗低于3毫瓦，可作為核心光源用于芯片級原子鐘、原子磁力計、原子陀螺儀等堿金屬原子傳感器。

中國科學院半導體研究所張楊研究員團隊于2017年10月和11月先后研制出用于高速數據存儲的6英寸高速850nm VCSEL外延片，和用于3D傳感、激光雷達的6英寸940nm VCSEL激光器外延片，并出口臺灣相關芯片廠。

除科研院所以外，國內企業也紛紛布局，縱慧芯光、長光華芯、睿熙科技等，都是其中具有代表性的企業。

縱慧芯光

縱慧芯成立于2015年11月，主要研發生產VCSEL芯片（650nm至1000nm）、器件及模組等產品。目前公司在常州建設了自己的外延產線和封測產線，其中外延產線能實現500-1000片/月的產能，對應于產出的芯片產能達到20kk-40kk/月。

縱慧芯光現已進入華為旗艦手機VCSEL供應鏈，華為P30系列和華為Mate 30 Pro的供應鏈名單中均包含了縱慧芯光。今年6月又獲得了華為旗下哈勃科技的新一輪投資。

縱慧芯光此前已經研發出多款具備高效率、高性能、高可靠性的VCSEL芯片產品，涵蓋了850nm和940nm這兩個在消費電子領域被廣泛應用的波段。而在新產品方面，縱慧芯光團隊在疫情期間也沒有停止研發，目前已經研發出最新的Multi-Junction VCSEL產品。

在2019年全球ToF傳感器市場中，縱慧芯光的VCSEL占比達到32.6%，僅次于Osram（37%），排名全球第二。

長光華芯

長光華芯成立于2012年，依托中國科學院長春光機所創辦，致力于高功率半導體激光器芯片、高效率VCSEL芯片、高速光通信芯片及相關光電器件和應用系統的研發生產和銷售。

早在幾年前，長光華芯就開展了VCSEL激光器的研發工作，已經攻克了材料外延生產的精確控制和穩定性難題以及激光電流的氧化限制控制難題，并通過可靠性認證。

長光華芯于2017年為增加VCSEL芯片的市場優勢開設了6英寸晶圓的生產線，增加了MOCVD晶圓生長爐，步進光刻機等量產設備，此項目得到了蘇州高新區支持，與長光華芯共建蘇州半導體激光創新研究院，擴建3萬平米廠房及超凈生產線，總投資超過5億人民幣，建設半導體激光芯片研發和生產平臺。建成投產后預計實現6英寸晶圓量產5000個/月，折合VCSEL芯片超過25-50KK支，屆時將緩解VCSEL芯片的緊缺局面。

據其官方消息，長光華芯VCSEL事業部建成了國內首條完全自主可控的6英寸芯片產線，并實現批量試產，產品性能達到國際主流廠商水準，得到客戶認可。

睿熙科技

睿熙科技成立于2017年，在美國設有研發中心，同時在浙江余姚，杭州規劃設立加工，測試，及研發基地。公司采用fabless模式，主要做VCSEL芯片及衍生產品的研發及量產，對標lumentum，定位高端芯片市場。

睿熙科技專注于VCSEL芯片及衍生產品的研發及量產，該公司表示目前已經完成適用于手機等消費電子的第三代芯片，達到國際主流大廠水平，并成為舜宇光學推薦的唯一國產VCSEL芯片，現階段正與手機廠商洽談合作意向。

現階段睿熙科技已擁有針對消費電子領域需求的全系列VCSEL芯片的產品線，波長包括940nm和850nm，支持結構光、ITOF，DTOF等多種3D方案。

華芯半導體

華芯半導體成立于2015年12月，位于江蘇省泰州市姜堰區。公司主要產品為高亮度LED、藍綠光半導體激光管、垂直腔面發射光子芯片、DFB光子芯片、EML光子芯片以及高亮度半導體激光芯片等。

2019年6月，華芯半導體和中國科學院長春光學精密機械與物理研究所、北京工業大學聯合申報的國家重點研發計劃項目“面向短距離光互連應用關鍵芯片、器件與模塊技術”獲國家科技部立項。

華芯半導體主要承擔高速25Gb/sVCSEL芯片的批量化制備工藝研究、器件良率、均勻性、可靠性研究，實現批量推廣應用

伴隨著市場熱潮與相關政策推動，國內企業逐漸開始進軍VCSEL領域，然而，目前進入VCSEL的初創公司依舊存在同質化競爭嚴重等問題。

由于一開始主打市場為940nm VCSEL陣列器件，但短期940nm VCSEL陣列器件主要應用的手機市場尚未爆發，因此銷售額并不大。

國內940nm VCSEL外延工藝還需要突破重重難關。而消費電子、光通信市場VCSEL需求量表現不及預期，國內VCSEL市場面臨產能過剩風險。

此外，國內VCSEL廠商同時面臨來自傳統LED廠商切入賽道的競爭壓力。

面對這種競爭局面，一方面能加快國產替代的步伐，但另一方面，部分企業也會因為時間和市場而被逐漸淘汰，最終留下有實力的玩家。

面對未來的競爭壓力，全產業鏈整合也將是VCSEL產業下一個趨勢之一，在產業崛起同時，整合產業鏈經驗、量產經驗豐富的廠商，以滿足市場需求，也將成為國內VCSEL廠商未來的議題。

責任編輯：YYX