2017年，iPhone X的亮相讓提供 Face ID人臉解鎖的3D感測技術成為大熱門，也帶動了3D感測模組中的核心零元件VCSEL的發展。實際上，VCSEL並非新技術，其誕生可以追溯到1980年代，早在1996年就已商業化。

這項因蘋果而再度翻紅的VCSEL技術，屬於紅外線雷射技術的一種。

1.什麼是VCSEL？VSCEL的工作原理是什麼？

VCSEL是vertical-cavity surface-emitting laser的縮寫，是指垂直腔面發射雷射器，這種鐳射二極體是發射光垂直於半導體晶片表面的單片鐳射諧振器，與之相對的，邊發射雷射器（EEL）的光則從晶片邊緣射出。該技術也可以用作VCSEL 陣列，由數百個VCSEL組成，膠黏和鍵合後猶如常規 LED。

2.與EEL（邊發射雷射器）相比，VCSEL有何優勢？

兩者相似處：EEL和VCSEL的頻寬均較窄；EEL和VCSEL的極短切換時間使得它們適用於TOF（飛行時間）類應用。

VCSEL技術結合了雙方的技術優點。VCSEL波長的溫度敏感性相比EEL要低得多。它能夠沿指定方向發射溫度的光學，擁有紅外光的高能量密度和簡單封裝，也有線性發射器（如EEL技術）的光譜寬度。這種表面發射器的關鍵特點是其相比邊緣發射器不僅具有低廉的生產成本，以及更低的輸出功率，同時也具有卓越的光束品質。

3.VCSEL用於何處？

VCSEL技術現在可被用於諸多用途和各類終端消費市場，例如機器人、移動設備、監控、無人機，以及AR/VR等。VCSEL在需求高速調製功能的應用（例如照相機和生物計量）中是一項良好的選擇。

更低的生產成本和更高的可靠性使得VCSEL被更廣泛地運用在電子消費品中，例如3D感應和面部識別等用途被認為是其主要市場增長點。

4.與紅外技術相似，VCSEL會帶來哪些製造方面的協同效應？

與紅外技術的相似之處也會帶來製造方面的協同效應，體現在整合、封裝和測試等流程中：

●晶片製造：全垂直結構使得生產廠商能夠利用傳統的半導體製造設備來保持較低的生產成本
●可靠性：VCSEL不會出現傳統鐳射結構的故障，例如暗線等。同時，因為VCSEL可以陣列形式安裝，且使用壽命極長，它們和基於單個或少量LED/EEL的系統不同，不畏懼災難性的光學損害
●可測試性：VCSEL在晶片狀態就可經受完整的測試和超載檢驗。這不僅提升了產量，也降低了成本
●可擴展性：VCSEL可輕鬆組成一維或二維陣列，提升輸出功率以滿足特定需求
●封裝：VCSEL可使用傳統的低成本LED封裝設備，減少成本，並允許LED來替代現有設備中的VCSEL
●定制封裝：板載晶片技術和定制封裝可用來簡化系統整合流程

5.VCSEL 是否會取代其他紅外技術？

儘管VCSEL相比現有技術擁有許多優勢，但並非自動適用於所有行業的通用解決方案。VCSEL並不會和現有技術產生競爭，而是對紅外技術產品陣容的一項擴充。

6.國際大廠商近來有何動作？

● 歐司朗在去年全資收購Vixar，強化了其半導體照明以及雷射技術的業務組合。在收購美國專業廠商Vixar後不久，歐司朗就推出了首款VCSEL產品Bidos PLPVQ 940A系列，為包括移動設備面部識別在內的市場設立了新的標準。同時，作為一家德國的高科技公司，歐司朗將通過VCSEL解決方案補全旗下豐富的紅外（IR）技術類產品，從而説明客戶從用途廣泛的VCSEL技術中受益，並針對每種用途選擇最合適的方案。

▲ 歐司朗首款VCSEL產品PLPVQ 940A

● 飛利浦則選擇了退出VCSEL。去年底，據外媒報導，飛利浦同意出售其增長的VCSEL業務——Philips Photonics公司給一家名為Trumpf（通快）的德國老牌企業，預計今年二季度完成出售。Philips Photonics位於德國烏爾姆，是荷蘭皇家飛利浦（Royal Philips）公司的全資子公司，飛利浦於2006年通過收購德國的Ulm Photonics進入VCSEL，並將其改名為Philips Photonics。（文：LEDinside James）