市场规模将达45亿美元！VCSEL加速点亮生活
在上篇文章《手机里“隐秘的角落”——VCSEL（结构与原理篇）》中，我们简单介绍了半导体器件分类、垂直腔面发射激光器（VCSEL）基本结构和原理，以及生产工艺等。那么，具有诸多突出优势的VCSEL市场前景如何？主要应用在哪些领域？我们在哪些生活场景中可以接触到VCSEL？
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VCSEL应用多点开花 科技的每一代演变，不仅给消费者带来便利与前所未有的体验，也会给相关产业链带来巨大推动。 2017年，iPhone X手机的结构光人脸识别功能，带动了3D传感爆发，打开了VCSEL在电子消费领域的广阔应用场景。在苹果手机的创新带动下，安卓、鸿蒙阵营也陆续进行了相关布局。 以华为为例，其前置镜头从Mate30 Pro就开始采用ToF（光飞行时间法）立体深感镜头。下图为刚上市不久的Mate60 Pro及局部拆机图，其“三挖孔”中包括前置镜头和3D ToF组件。
（Mate60 Pro正面及局部拆机图）
如下图所示，ToF传感器的工作原理是：嵌在手机中的微小光发射器发射红外激光，当红外光碰到物体后产生反射，于是与光发射器集成在一起的光电探测器（光传感器）便可接收到物体所反射的红外光。根据光的发射与被物体反射后返回传感器之间的时间差，即可计算出物体与传感器之间的距离。 （ToF测距传感器原理） ToF传感器具备空间测距、3D 扫描、3D 建模等功能，通过这一系列的功能，配合手机、平板电脑等电子产品强大的运算能力，不仅能令拍摄效果更好，完成人脸解锁，还能在AR、VR等场景下实现创新应用，让用户能享受到更好的娱乐体验。 VCSEL便是ToF传感器的核心组件之一，用于发射特定波长的红外激光。 不止智能手机、平板电脑、AR/VR等消费电子领域，VCSEL还广泛应用于智能驾驶、安防、医疗、军事等领域。例如，VCSEL可以用于医学成像、激光手术等方面。在军事领域，因其在极端环境下的可靠性和稳定性，VCSEL可以应用于导弹制导、激光通讯等领域。 在智能驾驶领域，VCSEL是激光雷达的核心部件。中国车企对激光雷达的热情与研发投入，使得国内激光雷达行业获得了巨大的发展机遇。是否搭载激光雷达、激光雷达数量多少等，正在成为评判一款车辆智能化程度高低的量化标准。 比如，小鹏P5、小鹏G9、蔚来ET7、蔚来ES7、理想L9等，单车搭载激光雷达数量有1-4颗不等。某厂商更是喊出“4颗以下不要说话”。 高工智能汽车研究院监测数据显示：2021年国内市场乘用车前装标配搭载激光雷达数量还不到8000颗；2022年国内市场（不含进出口）乘用车前装标配搭载激光雷达12.99万台，配套车辆11.18万辆，同比分别增长1544.30%和2626.82%；2023年1-6月，国内乘用车激光雷达交付量达17万台，超过去年全年。 除过上述应用之外，更为广泛的VCSEL传感应用还有（参见下图）： （图源：麦姆斯咨询） 以上VCSEL的应用场景多为传感领域。其实，在消费电子领域带火VCSEL之前，通讯领域实际是VCSEL的最大细分市场。得益于其低功耗、低成本和可靠性等优点，VCSEL已经广泛应用于数据通讯领域。 综上所述，作为一种新型的半导体激光器，VCSEL在诸多领域都有广泛的应用，充斥在生活中的方方面面，已然飞入寻常百姓家。 02 市场规模将达45亿美元 VCSEL应用不断拓展，多家市场研究机构预期其市场规模将大幅增长。 比如，根据IMARC Group数据，2022年，全球VCSEL的市场规模达17亿美元，预计到2028 年，该市场规模将达到45亿美元，2023-2028年间的复合年均增长率（CAGR）为17.4%。 再比如，市场研究机构Yole预测，VCSEL全球市场整体规模将从2022年开始以19.2%的复合年增长率，到2027年达到39亿美元。其中，基于传感的市场占据76%以上份额。 （数据来源：Yole） 从细分市场来看，2018年，移动和消费电子应用一跃成为VCSEL的最大细分市场，Yole预计2022年该应用领域的市场规模为8.4亿美元，到2027年增长至19亿美元，年复合增长率为15.7%。 VCSEL在数据通讯行业应用的市场规模将从2022年的7.82亿元，到2027年增长至21亿美元，年复合增长率为22.2%，将超越移动和消费电子，再度成为VCSEL的最大细分应用市场。 这得益于数据中心、5G通信等市场的带动，未来数据量的指数增长会促进光模块等在数据通信行业的需求持续增长。 与此同时，汽车市场的增长也值得关注。VCSEL作为汽车激光雷达的重要激光发射器件之一，需求不容小觑。Yole预测，2022-2027年汽车应用的复合年均增长率将达到96.6%，细分市场规模从2022年的1800万美元，到2027年增长至5.3亿美元。 （图源：网络） 高工智能汽车研究院预测，2023年国内乘用车前装标配激光雷达交付将冲刺40-50万颗规模。上述激光雷达的规模性应用与因受益于新政策（智能网联汽车准入和上路通行试点）的实施而引起的L3/L4的B端运营市场，将共同带动激光雷达前装市场的发展，并呈现双线并行落地格局。 综上，随着技术不断进步，VCSEL的应用场景越来越广阔，其在科技和产业领域的作用愈发凸显。 *本文由光电子先导院编辑，部分内容参考自Yole、麦姆斯咨询、华泰证券研究所研报《激光雷达上游光子器件国产化提速》。
