國內(nèi)外半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

 

　　半導(dǎo)體激光（Semiconductor laser）在1962年被成功激發(fā)，在1970年實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)輸出。后來經(jīng)過改良，開發(fā)出雙異質(zhì)接合型激光及條紋型構(gòu)造的激光二極管（Laser diode）等，廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機(jī)、激光掃描器、激光指示器（激光筆），是目前生產(chǎn)量最大的激光器。

半導(dǎo)體激光器 工作原理
 

　　根據(jù)固體的能帶理論，半導(dǎo)體材料中電子的能級形成能帶。高能量的為導(dǎo)帶，低能量的為價(jià)帶，兩帶被禁帶分開。引入半導(dǎo)體的非平衡電子-空穴對復(fù)合時(shí)，把釋放的能量以發(fā)光形式輻射出去，這就是載流子的復(fù)合發(fā)光。

 

　　半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為整個(gè)激光產(chǎn)業(yè)的基石，而激光產(chǎn)業(yè)也已經(jīng)成為人類社會生活不可分割的一部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球激光器的銷售額預(yù)計(jì)將維持6%的增長速度，達(dá)到146億美元。其中半導(dǎo)體激光器的市場規(guī)模（包括直接的半導(dǎo)體激光器，也包括固體激光器與光纖激光器的泵浦源）約為68.8億美元，占激光器整體市場的50%左右，年增長率約為15%[22]。

 

　　以現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，整個(gè)行業(yè)主要包括材料、芯片、器件、模塊、系統(tǒng)等幾個(gè)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，但無論是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)無疑都是技術(shù)密集和資金密集型產(chǎn)業(yè)，需要大量的技術(shù)沉淀積累和巨額的資金投入。

 

　　經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，國外市場客戶對產(chǎn)品的成本控制、器件性能的要求越來越全面，對產(chǎn)品的篩選也越來越嚴(yán)格，近年來，受到這些因素的影響，行業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了一些新的趨勢。

 

　　從應(yīng)用角度來講，半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品正在從工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域向消費(fèi)應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，其市場規(guī)?？赡苡瓉肀l(fā)性的增長，但競爭也將進(jìn)一步加劇。2018年蘋果手機(jī)中采用Lumentum公司的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）作為傳感光源是這一趨勢的標(biāo)志性事件。后者通過在消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)的深耕，帶動和引導(dǎo)了市場的發(fā)展方向，利用創(chuàng)新的應(yīng)用，在技術(shù)先進(jìn)性不占優(yōu)勢的情況下，改變了與II-VI、Finisar等公司的競爭格局。

 

　　從半導(dǎo)體激光器從業(yè)企業(yè)的角度看，其競爭態(tài)勢與20世紀(jì)90年代的微電子行業(yè)有一定的類似之處。都經(jīng)歷了從中小型企業(yè)自由競爭，到通過合并重組產(chǎn)生的“巨無霸”型公司分割市場的競爭路線。如本來在產(chǎn)業(yè)界就占優(yōu)勢地位的Lumentum與Oclaro公司的合并以及II-VI與Finisar公司的重組，勢必對產(chǎn)業(yè)內(nèi)其他中小型企業(yè)的生存現(xiàn)狀產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

 

　　近年來新形式的半導(dǎo)體激光器公司也獲得了巨大發(fā)展，包括大型集成設(shè)計(jì)制造（IDM）公司，代工（Foundry）企業(yè)，無生產(chǎn)線（Fabless）公司等。

 

　　IDM模式（垂直集成）公司，實(shí)際上是進(jìn)行半導(dǎo)體激光器生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)公司，以半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品為其核心競爭力，但并不以它為最終產(chǎn)品形態(tài)。以IPG光電子公司、相干激光公司（Coherent）等固體激光、光纖激光和激光加工企業(yè)為代表。他們大多通過并購或自行發(fā)展，在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了從材料、芯片、器件、模塊、系統(tǒng)的完整集成。最早實(shí)現(xiàn)“垂直集成”的IPG公司據(jù)此奠定了在光纖激光器領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢地位，盡管有多余的生產(chǎn)能力，但半導(dǎo)體激光器甚至不作為產(chǎn)品出售。

 

　　Foundry企業(yè)主要從事外延和芯片工藝方面的工作。外延方面包括英國IQE、美國英特磊科技有限公司（IntelliEpi）、中國臺灣省全新光電、日本的住友化學(xué)。其中IQE所占據(jù)的整個(gè)外延芯片市場份額已達(dá)到60%，與VCSEL應(yīng)用相對應(yīng)的市場份額已達(dá)到80%。芯片工藝方面，中國臺灣省的穩(wěn)懋、宏捷科、GCS環(huán)宇占整個(gè)芯片代工市場90%的市場份額。這類公司具備強(qiáng)大的專項(xiàng)能力和成本控制水平，可以助力客戶實(shí)現(xiàn)良好的成本和性能控制。半導(dǎo)體激光器