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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。
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。
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）
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）
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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