内容概要:VCSEL的起源可追溯至20世纪60年代,当时固态激光器刚刚问世,就有人开始构想制造垂直腔面的二极管激光器。直至20世纪70年代末,东京工业大学Kenichi Iga教授提出了VCSEL的概念,并运用液相法外延技术以及InGaAs/InP材料成功制备出VCSEL器件。凭借出色的光束质量、小发散角、高光纤耦合效率、长寿命、稳定性以及高调制速率和集成度等优势,VCSEL最初被应用于短距光纤通信。随着其小体积特点的发掘,VCSEL又逐渐走进消费电子领域,如鼠标、激光打印机等。进入智能手机时代后,VCSEL的应用更是迎来了爆发式增长。手机接近传感器、ToF对焦等新兴应用纷纷采用VCSEL作为光源,同时,扫地机器人上的TOF传感器、单线激光雷达等短距测距设备也大量应用VCSEL,VCSEL行业规模不断扩大。据统计,2023年中国VCSEL芯片行业市场规模达到75.79亿元同比上涨25.3%,估计2024年随着VCSEL芯片应用的不断深化,行业市场规模将进一步增长至90.97亿元左右。
相关上市企业:乾照光电(300102)、国星光电(002449)、华工科技(000988)、三安光电(600703)、光迅科技(002281)、长光华芯(688048)、源杰科技(688498)、中际旭创(300308)、蓝思科技(300433)、恒铭达(002947)等。
相关企业:太平洋(聊城)光电科技有限公司、常州纵慧芯光半导体科技有限公司、浙江睿熙科技有限公司、深圳瑞识智能科技有限公司、瑞识科技(深圳)有限公司、武汉锐晶激光芯片技术有限公司、塞姆康德(上海)激光技术有限公司、深圳博升光电科技有限公司、深圳市柠檬光子科技有限公司、新亮智能技术(中山)有限公司等。
关键词:VCSEL芯片、半导体激光器、市场规模、激光雷达
一、VCSEL芯片行业相关概述
VCSEL芯片,即垂直腔面发射半导体激光器芯片,是一种具有独特结构和性能的半导体激光器。产品为半导体激光器的一种形式。VCSEL芯片由多层半导体薄膜构成,包括半导体反射镜、激活区、光隙等结构,使得激光能够通过一个小孔从表面上垂直辐射出来。在VCSEL芯片中,激发电流被注入到多层两极性材料之间的p-n结中。当电子和空穴复合时,它们会放出能量,产生相干光辐射,最终在VCSEL中形成激光束。与传统的边射激光器相比,VCSEL芯片具有许多优势,例如低功耗、高效能、远场模式、高速调制等,因此在许多应用领域得到广泛应用。
近年来,为推动VCSEL芯片行业发展,我国政府出台了一系列政策和措施,如2023年6月发布的《制造业可靠性提升实施意见》,其中提出重点提升电子整机装备用 SoC/MCU/GPU 等高端通用芯片、氮化镓/碳化硅等宽禁带半导体功率器件、精密光学元器件、光通信器件、新型敏感元件及传感器、高适应性传感器模组、北斗芯片与器件、片式阻容感元件、高速连接器、高端射频器件、高端机电元器件、LED 芯片等电子元器件的可靠性水平。2023年8月发布的《新产业标准化领航工程实施方案(2023—2035年)》,其中提出研制新型存储、处理器等高端芯片标准,开展人工智能芯片、车用芯片、消费电子用芯片等应用标准研究。研制智能传感器、功率半导体器件、新型显示器件等基础器件标准,制修订电连接器、纤维光学、微波器件以及印制电路等领域标准。此外,各地方政府也积极发布相关举措,如2024年10月发布的《关于印发广东省加快推动光芯片产业创新发展行动方案(2024—2030年)的通知》,其中提出支持光芯片设计企业围绕光通信互连收发芯片、FP/DFB/EML/VCSEL激光芯片、PIN/APD探测芯片、短波红外有机成像芯片、TOF/FMCW激光雷达芯片、3D视觉感知芯片等领域加强研发和产业化布局。
二、VCSEL芯片行业产业链
VCSEL芯片的产业链结构相对复杂,包括原材料供应、芯片设计、制造、封装测试以及下游应用等多个环节。上游主要为硅基材料、外延材料、光刻胶等原材料供应商;中游为芯片设计、制造和封装测试企业;下游则涵盖消费电子、汽车电子、光纤通信、数据中心等应用领域。
相关报告:智研咨询发布的《中国VCSEL芯片行业市场竞争策略及未来发展潜力报告》
三、VCSEL芯片行业发展现状
VCSEL的起源可追溯至20世纪60年代,当时固态激光器刚刚问世,就有人开始构想制造垂直腔面的二极管激光器。直至20世纪70年代末,东京工业大学Kenichi Iga教授提出了VCSEL的概念,并运用液相法外延技术以及InGaAs/InP材料成功制备出VCSEL器件。凭借出色的光束质量、小发散角、高光纤耦合效率、长寿命、稳定性以及高调制速率和集成度等优势,VCSEL最初被应用于短距光纤通信。随着其小体积特点的发掘,VCSEL又逐渐走进消费电子领域,如鼠标、激光打印机等。进入智能手机时代后,VCSEL的应用更是迎来了爆发式增长。手机接近传感器、ToF对焦等新兴应用纷纷采用VCSEL作为光源,同时,扫地机器人上的TOF传感器、单线激光雷达等短距测距设备也大量应用VCSEL,VCSEL行业规模不断扩大。据统计,2023年中国VCSEL芯片行业市场规模达到75.79亿元同比上涨25.3%,估计2024年随着VCSEL芯片应用的不断深化,行业市场规模将进一步增长至90.97亿元左右。
从各区域来看,华南、华东地区VCSEL芯片市场规模相对较高,分别为19.27亿元、19.09亿元,市场占比均为25%。这主要是因为华南、华东地区由于地理位置优势和政策支持,吸引了大量的芯片企业入驻,形成了较为完善的产业链和生态系统,这进一步推动了VCSEL芯片的市场需求,从而推动行业快速发展。
随着需求规模的持续增长,行业产销量迅速扩大,行业市场规模显著增长,产品价格保持较为稳定的下降态势,尤其是随着消费电子领域的放量, VCSEL芯片市场价格下降较为明显。2023年中国VCSEL芯片市场均价达到11.70元/颗,估计2024年随着行业技术的持续成熟,汽车、光通信等领域应用有望放量,行业产品价格将持续下降,达到11.46元/颗。
四、VCSEL芯片行业竞争格局
当前,以美国朗美通和贰陆集团为主的欧美公司凭借深厚的技术积累和丰富的市场经验,在全球VCSEL芯片市场中占据主导地位。这些公司不仅拥有先进的芯片制造技术,还覆盖了从芯片设计、制造到激光器封装的全产业链,能够提供全方位的解决方案。中国厂商如长光华芯、纵慧芯光等与国外先进厂商相比还有一定的差距,但近年来,国内厂商通过加大研发投入和市场拓展,在产品和市占率方面已经有比较大的进展。
苏州长光华芯光电技术股份有限公司成立于2012年,始终专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造,主要产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高效率VCSEL系列产品及光通信芯片系列产品等,逐步实现高功率半导体激光芯片的国产化。在高效率VCSEL系列产品方面,公司主要应用于消费电子、光通信、车载激光雷达芯片等领域。2024年,公司持续加强研发创新能力建设,持续加大对VCSEL产品的投入,使产品保持创新性及领先性。从企业经营业绩来看,2024年前三季度,公司实现营业收入2.03亿元,同比下降7.58%,归母净利润亏损0.63亿元,同比下降183.41%。这主要受市场竞争激烈影响,公司收入和利润双降。
华芯半导体科技有限公司成立于2015年,主要从事尖端化合物半导体光电子芯片及其应用产品的研究、开发与生产。经过多年的发展,公司拥有国际先进的外延金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备、芯片工艺设备和封装设备等,主要产品为高亮度LED、蓝绿光半导体激光管、垂直腔面发射(VCSEL)光子芯片、DFB光子芯片、EML光子芯片以及高亮度半导体激光芯片等。公司产品主要应用于激光显示、激光照明、激光电视、光纤通讯、数据中心、云计算、超算等领域。
五、VCSEL芯片行业发展趋势
1、行业发展前景广阔
随着科技的持续进步,VCSEL技术不断得到优化,其高功率、高效率和高可靠性的特性使其在多个领域展现出巨大的应用潜力。在通信领域,VCSEL在数据中心光纤通信和无线通信等场景得到了广泛应用,并随着高速通信市场的迅猛发展,作为关键光源组件的VCSEL的需求也持续增长。同时,在光电子领域,VCSEL被广泛应用于显示器、打印机、光存储器等设备中,发挥着不可替代的作用。此外,随着人工智能、云计算等技术的快速发展,对高速、稳定且低功耗的激光器需求不断上升,为VCSEL市场带来了新的机遇。尤其在3D传感技术中,VCSEL的应用已经渗透到活体检测、虹膜识别、AR/VR技术以及机器人识别和避险等多个领域,充分展示了其独特的优势和巨大的市场潜力。
2、国产替代步伐加速
VCSEL芯片是激光器核心元器件之一,受技术限制,我国VCSEL芯片市场需求依赖进口,但近年来,在国产替代大趋势下,VCSEL芯片国产化加速。目前国内部分VCSEL芯片企业在技术、工艺、性能等方面已接近国际先进水平,如长光华芯VCSEL芯片最高转换效率60.0%以上。凭借高性价比、完善产业链优势,国内企业有望抢占更多VCSEL芯片市场份额。
以上数据及信息可参考智研咨询(www.chyxx.com)发布的《中国VCSEL芯片行业市场竞争策略及未来发展潜力报告》。智研咨询是中国领先产业咨询机构,提供深度产业研究报告、商业计划书、可行性研究报告及定制服务等一站式产业咨询服务。您可以关注【智研咨询】公众号,每天及时掌握更多行业动态。
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2025-2031年中国VCSEL芯片行业市场竞争策略及未来发展潜力报告
《2025-2031年中国VCSEL芯片行业市场竞争策略及未来发展潜力报告》共十二章,包含中国VCSEL芯片产业国际竞争力分析,2025-2031年中国VCSEL芯片行业发展趋势展望分析,2025-2031年中国VCSEL芯片行业投资风险分析及建议等内容。
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