本文來源于公眾號“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫”,ID: ICViews,作者:一寶,內(nèi)容有刪減。
半導(dǎo)體激光器又叫“半導(dǎo)體激光二極管”,是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生激光的器件。 1962年世界上第一臺半導(dǎo)體激光器發(fā)明問世,其不斷的發(fā)展進步極大地推動了其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體激光器被認為是二十世紀人類最偉大的發(fā)明之一,F(xiàn)在,半導(dǎo)體激光器已成為世界上發(fā)展最快的一門激光技術(shù)。半導(dǎo)體激光器體積小、結(jié)構(gòu)簡單、價格較低廉,它目前在光電子領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛,并已經(jīng)受到世界各國的高度重視。
市場不相信眼淚
半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用范圍覆蓋了整個光電子學(xué)領(lǐng)域,已成為當今光電子科學(xué)的核心技術(shù)。它可以用于激光引信、激光雷達、光線通信、激光治療等。根據(jù)《2020中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》,2019年度全球激光器主要最終應(yīng)用于激光材料加工和光刻市場、通信和光存儲市場、科研和軍事市場、醫(yī)療和美容市場、儀器與傳感器市場、顯示與打印市場等。 全球半導(dǎo)體激光器使用場景來源:中國科學(xué)院,矩光科技招股書
如今,這一行業(yè)的主要技術(shù)突破方向是功率,如何實現(xiàn)大功率的半導(dǎo)體激光器一直以來都是研究的前沿和熱點。實現(xiàn)大功率的半導(dǎo)體激光則需要大功率發(fā)射半導(dǎo)體激光芯片和大功率半導(dǎo)體激光合束技術(shù)來共同實現(xiàn)。 應(yīng)用上的突破則是向消費領(lǐng)域下沉,這給行業(yè)了帶來新的思路變化,蘋果是啟發(fā)者。2017年iPhone X開始使用結(jié)構(gòu)光作為FaceID技術(shù),2018年的iPhone使用了光子公司Lumentum 公司的垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)作為傳感光源。Lumentum是半導(dǎo)體激光器的重要廠商,但與II-VI等還有較大差距。 2021年第一季度II-VI財報發(fā)布之后,一些華爾街分析師猜測,II-VI又一次奪走了Lumentum的市場份額。近年來,兩家光子學(xué)公司都在3D傳感VCSEL產(chǎn)品上進行了大量投資,不過最初在iPhone手機中進行的初始應(yīng)用,現(xiàn)在已遍及安卓手機平臺以及智能手機之外的應(yīng)用領(lǐng)域。 從現(xiàn)在的半導(dǎo)體激光器來看,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要包括材料、芯片、器件、模塊、系統(tǒng)等應(yīng)用節(jié)點,上游的材料和芯片產(chǎn)業(yè)還是中下游的器件、模塊、系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都是技術(shù)和資金密集型產(chǎn)業(yè),需要長久的技術(shù)沉淀和巨額的資金投入。 美國公司是半導(dǎo)體激光器的主要玩家,也是半導(dǎo)體工廠的主要激光器供應(yīng)商。此前Lumentum 與Oclaro公司合并, II-VI與Finisar公司重組,頭部公司強強聯(lián)合,這對產(chǎn)業(yè)內(nèi)其他中小型企業(yè)的生存現(xiàn)狀產(chǎn)生嚴重影響。合并后,II-VI成為半導(dǎo)體激光器整體市場的第一,而Lumentum則是第二名。但是,兩者仍然沒有占據(jù)一半的份額,也就是說,這一市場競爭極其激烈。
中國的半導(dǎo)體激光器市場
2015年,中國取代歐洲成為半導(dǎo)體激光器最大的消費市場。
2013年以來,我國光纖激光器市場規(guī)模逐年增長,光纖激光器成為工業(yè)激光器最大產(chǎn)品結(jié)構(gòu),作為光纖激光器泵浦的半導(dǎo)體激光器市場規(guī)模快速擴大,2015年、2016年、2017年是我國半導(dǎo)體激光飛速發(fā)展的3年,2017年以后,由于部分光纖激光器龍頭廠商開始大批量單獨生產(chǎn)LD器件和LD芯片,減少了對半導(dǎo)體激光器泵浦采購。同時近年來,國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展承壓,國際貿(mào)易形式嚴峻摩擦不斷,半導(dǎo)體激光器市場增速面臨較大壓力,到2019年,我國半導(dǎo)體激光器市場規(guī)模為19.79億元,同比僅增長10.6%。 來源:2020年中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告 2018年全球激光行業(yè)產(chǎn)品總收入達到137.54億美元。一方面隨著國內(nèi)企業(yè)突破激光器核心技術(shù),國內(nèi)激光設(shè)備的容量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。中國半導(dǎo)體激光器銷售規(guī)模于2014年至2018年實現(xiàn)近5倍的增長,年復(fù)合增長率超過38%。受益于半導(dǎo)體原材料平均成本下降、中國半導(dǎo)體材料廠商資源整合能力提升、激光器封裝成本降低等因素,中國半導(dǎo)體激光器企業(yè)在運動的市場格局中逐漸嶄露頭角。 此前,國際上從事半導(dǎo)體激光器的企業(yè)有美國企業(yè)、德國TRUMPF、DILAS等。由于國外半導(dǎo)體激光器研發(fā)起步早,技術(shù)積累更深厚也形成了較為穩(wěn)固的產(chǎn)業(yè)鏈,因此外國公司在這一行業(yè)占據(jù)了非常大的市場份額。 芯片領(lǐng)域,半導(dǎo)體激光器也形成了Foundry、IDM、Fabless的模式,其主要區(qū)分標準與芯片類似。長光華芯便是其中的IDM代表,2021年9月,蘇州長光華芯已經(jīng)通過上市委會議,成功進入到提交注冊階段。從資本市場來看,2021年下半年成為這一行業(yè)的上市小高峰。 長光華芯主要財務(wù)指標。來源:招股書(申報稿) 根據(jù)招股書,長光華芯本次發(fā)行募集資金重點投向 “高功率激光芯片、器件、模塊產(chǎn)能擴充項目”、“垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器(VCSEL)及光通信激光芯片產(chǎn)業(yè)化項目”及“研發(fā)中心建設(shè)項目”。2020年,長光華芯新增高效率VCSEL系列產(chǎn)品,在這一技術(shù)領(lǐng)域落下重子,誓要加入隊伍前列。 來源:Yole 而說到VCSEL,就不得不提到縱慧芯光。在2019年全球ToF傳感器市場中,縱慧芯光的VCSEL占比達到32.6%,僅次于市占率37%的Osram,排名全球第二。 縱慧芯光主要研發(fā)生產(chǎn)制程在650nm至1000nm的VCSEL芯片、器件及模組等產(chǎn)品。從華為P30和華為Mate 30 Pro開始,縱慧芯光進入VCSEL供應(yīng)商名單。2020年,縱慧芯光獲得了華為旗下哈勃科技的新一輪投資。2021年9月7日,縱慧芯光完成了兩億元C3輪融資,由武岳峰領(lǐng)投,比亞迪等跟投。其表示本輪融資將用于推進產(chǎn)品技術(shù)的升級完善和汽車電子領(lǐng)域的布局。 而這次融資同樣顯示了半導(dǎo)體激光器也將從消費電子走向汽車行業(yè),進入新的發(fā)展天地。 目前來說,國內(nèi)公司在半導(dǎo)體激光器的市場上發(fā)展極其迅速,在許多領(lǐng)域已經(jīng)有了話語權(quán),但多是各自奮斗還沒有形成產(chǎn)業(yè)的聯(lián)盟,并且在高精尖技術(shù)上仍然受到國外傳統(tǒng)公司的壓制,同樣需要奮發(fā)上進。
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