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VCSEL市场的竞争格局

2019-11-19
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来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)编译自「technews」,谢谢。


VCSEL(垂直腔面发射雷射器)元件发展态势,从2018 年苹果发表的iPhone X 系列开始,直到今日话题性仍然不断;在智能手机3D 感测人脸辨识功能、车用光达(LiDAR)应用等需求带动下,红外线元件市场规模逐渐茁壮,其中以VCSEL 元件成长幅度最显著。有关VCSEL 元件发展趋势,在供应链已逐渐成型及IDM 大厂购并等因素下,会对后续市场竞争态势产生什么变化呢?
 
从中美摩擦影响层面着眼,中国许多终端产品供应商,开始找寻其他制造商替代相关零件来源,借此达到供应链去美化目的。比如华为的VCSEL 元件原由IDM 大厂Lumentum 提供,但随着美国商务部于今年5 月发布出货禁令,Lumentum 已停止供货于华为;如今,华为选定一家新创厂商纵慧芯光,提供后续手机VCSEL 元件订单。华为禁令连带影响了Lumentum 的营收表现,也将迫使Apple Face ID 模组供应商情形(II-VI 与AMS 等加入战局),市场竞争态势逐渐白热化。
 

红外线元件分为哪些类型?如何影响手机市占率?


TrendForce 旗下拓墣产业研究院分析师王尊民指出,近年因中、高阶手机产品逐渐搭载3D 感测模组,使得红外线元件逐渐成为流行,其3D 感测元件结构与原理,大致运用两个以上相机模组及红外线发射零组件,再透过软体模拟计算后,得出物体本身距离与形貌。整体而言,红外线元件市场发展在技术开发的加持下,营收表现将逐年增长。

市场规模:针对全球红外线元件市场发展情形,2019年整体市场规模预估可达16.43亿美元,且随着3D感测元件应用逐渐发酵,2020年整体规模将逐步成长至22.02亿美元,年增34.02 %。红外线元件市场无论在红外线照明或雷射产品应用中,整体市场需求依旧持续畅旺。

现行主要测距原理:可分为3类,分别为立体视觉(Stereo Vision)、结构光(Structured Light)与飞行时间测距(Time ofFlight,ToF),各有不同的测量方式与运算原理,最终透过计算方式得出待测物的距离与轮廓。

 ▲ 现行主要测距原理图例说明。(Source:拓墣产业研究院,2019/10)

红外线元件类型:红外线元件可依不同使用目的,区分为红外线照明与雷射应用两类,但若以不同产品的发光原理进一步分类,则可分成LED、EEL(边射型雷射)与VCSEL等3种不同类型产品,由于其运用不同的光源特性、电流及频率表现,所以各有相对应的终端应用市场。VCSEL相较LED生成光线的情形稍有不同,需利用材料结构设计,经多次反射后才能得到雷射光,发光角度与形状较集中,适合发展3D感测技术产品,进一步应用于手机人脸辨识和车用光达测距系统中。

王尊民分析,当智能手机逐渐搭载3D 感测元件技术,未来将能实现如人脸辨识、虚拟实境及行动支付等应用可行性,进一步推升中阶以上智能型手机的销售市占率。

VCSEL 元件供应链,现阶段发展如何?


目前,VCSEL 元件的制造流程必须使用GaAs 基板材料,透过磊晶制程才算完成初步作业,随后再将磊晶完成的晶圆送到IDM 厂进行加工,或转交委外代工模式,发包给制造和封测代工厂,进行后续制造、封装与测试等步骤,最终将可生产出一颗完整的VCSEL 元件。有关现阶段发展,可从应用现况与供应链情形探讨。

应用现况:GaAs基板的VCSEL元件近年除了Apple手机带动3D感测人脸辨识应用的风潮外,目前已逐步延伸至车用光达等领域中,尝试透过VCSEL元件光线能量集中、光束角度与形状特性,取代原先较发散的LED光源。此外,由于5G议题发酵、光通讯领域零组件相关需求,例如光纤的资料传输容量、频宽及距离等,也将是后续发展重点。

供应链情形:VCSEL元件结构相当复杂,且材料特性和磊晶层数的要求相当高,需有高难度的磊晶技术才可顺利生产。在营收方面,VCSEL元件获利性仍较一般红外线元件LED高出许多,使得各磊晶厂商(如IQE)VCSEL等IDM厂(如Lumentum)、LED厂(如晶成半导体等),无不相继投入或转型至VCSEL元件开发,以争取较高营收表现。
 
▲ VCSEL 元件供应链情形。(Source:拓墣产业研究院,2019/10)

主要大厂IQE、稳懋发展情势,洞见「两大指标」


针对红外线元件发展情势,王尊民也从现阶段整体产业情形出发,试图勾勒出较完整的产业模式。以下举IQE 与稳懋探讨。

IQE今年上半年营收为8,460万美元,相较2018年同期9,160万美元衰退7.7%。进一步分析营收衰退原因发现,今年智能手机出货量下滑、中美贸易战及地域政治紧张等因素所致,使得2019上半年IQE无线通讯(3,830万美元)及CMOS(140万美元)领域营收双双出现下滑,但光通讯营收(4,500万美元)依然强劲,较同期成长19.9%。由此可见,VCSEL元件于终端市场应用需求,未来仍持续看好。
 
▲ 2018 上半年~2019 上半年IQE 光通讯领域营收情形。(Source:拓墣产业研究院,2019/10)

稳懋从2018年到今年上半年营收表现,由于受到中美贸易战影响等因素影响,使得营收出现显著跌幅,甚至2019上半年已出现近期营收低点。但深入观察却发现,稳懋的光通讯部门成长比重明显,主要产品涵盖3D感测元件(如VCSEL元件)及光通讯设备等。待中美贸易争端趋缓,加上手机3D感测人脸辨识功能带动下,2019上半年营收就出现了反弹,整体比重开始回升。此发展态势,似乎说明红外线雷射元件,将于未来手机通讯应用上占一席之地。
 
▲ 2018上半年~2019 上半年稳懋光通讯领域营收情形。(Source:拓墣产业研究院,2019/10)

IDM 大厂整并动态,分析师看出什么端倪?


近年VCSEL 元件等DM 大厂,透过购并相关制造代工厂商或DM 厂,扩大该元件市占率,例如VI 自2016 年1 月开始相继购并Epiworks、Anadigics 及Kaiam 等厂商,今年9 月成功完成对Apple Face ID 模组的Finisar 购并案;另一家IDM 大厂Lumentum 则于2018 年3 月完成购并Oclaro。
 
整体而言,VCSEL 元件等IDM 大厂透过此整并发展模式,虽有少数购并案因股份关系未能谈拢而破局,但大部分案件都可成功嚢括相关制造代工厂商或IDM 厂。

王尊民说,依照初期VCSEL 元件制造的发展模式情势而言,起初虽处于群雄割据的混乱情势,但随着几家IDM 大厂陆续收购其他相关厂商,市场发展已逐渐形成「大者恒大」局面。从这些结果可看出,购并对VCSEL 元件发展情形及规格制定的影响,可驱使整体制度更加完备,提高后续终端产品应用的市场渗透率。

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