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12月9日晚间，国内光学领军企业舜宇光学公布了11月份数据，其3D摄像头的核心关键器件的Vcsel（垂直腔面发射激光器）销量也迎来大幅增长。目前苹果、华为等大厂高阶手机已开始越来越多配置前后VCSEL，业内预期VCSEL将逐渐成为3D Sensing（3D传感）模组的主流。随着3D摄像头的快速渗透，全球配备VCSEL手机在以往的基础上将大幅增长。业内此前预计，配备前后VCSEL的手机出货量，将在2020年显著成长450%-500%，数量将成长至7500万到8000万支。
一、什么是VCSEL：从TOF说起
VCSEL是什么？也许很多读者对VCSEL还不了解，那就让我们从TOF开始说起。
TOF全称是Time of Flight，中文翻译为飞行测距，原理其通过向目标发射连续的特定波长的红外光线脉冲，再由特定传感器接收待测物体传回的光信号，计算光线往返的飞行时间或相位差，从而获取目标物体的深度信息。
TOF是目前主流的三种 3D Sensing（3D传感）技术路线之一，另两个分别为双目立体成像和结构光，目前已经比较成熟的方案是结构光和 TOF。其中结构光方案最为成熟，已经大规模应用于工业 3D 视觉，TOF 则凭借自身优势成为在移动端较被看好的方案。
国盛证券表示，外观系列创新之后，下一波移动终端创新将围绕 AR 进行革命性创新。随着增强现实内容市场的蓬勃发展，内容厂商不断推动 AR/VR 开发平台的发展，必然会推动 TOF 产业的发展。TOF 有望接力结构光，从生物感知到虚拟现实，从人脸识别到 3D 建模，带来产业端升级和用户体验优化，前置人脸识别+后置虚拟现实功能可能成为手机的下一个形态。伴随 AR/VR 的发展，TOF 有望成为智能手机摄像头的下一个风口。
2019 年 3D Sensing 手机大多集中在高端机等旗舰机型，结构光以苹果为代表，自 iPhone X 后的机型都已经搭载结构光功能，而华为搭载 TOF 的机型数量最多。根据 Yole 的预测数据也显示，全球3D 成像和传感器的市场规模在2016–2022 年的CAGR 为38％， 2017 年市场规模 18.3 亿美元，2022 年将超过 90 亿美元。其中，消费电子是增速最快的应用场，2016–2022 年的CAGR 高达160％，到 2022 年消费电子市场规模将超过 60 亿美元。
二、VCSEL与之关系：一个TOF镜头需要什么
TOF和VCSEL又有什么关系呢？一个TOF镜头的硬件可以分为发射端与接收端，发射端由 VCSEL 激光源、准直镜头和 DOE 扩散片组成，接收端由窄带滤光片、光学镜头和红外 CIS 组成。
发射端普遍技术难度高、价值量大，接收端则相对技术难度和价值量都较小。目前 3D Sensing 供应商主要来自海外，但大陆企业在准直镜头、窄带滤光片和模组环节已经具备较强的实力，部分产品已经进入苹果供应链，有望受益 3D Sensing 在未来两年的快速渗透。
三、谈谈VCSEL：国内厂商逐步突破
1、VCSEL更适用于3D Sensing
发射光源包括两种，一种是边发射的（如 LD），一种是垂直的（如 VCSEL）， 前者一般波长较长，用于信息传输；后者可以通过压缩垂直腔体的容积用于体积较小的应用中，更适合作为 3D Sensing 的发光源。
早期 3D Sensing 经常使用 LED 作为光源，但红外 LED 的响应速度较差，扫描结果不够精准。VCSEL 具有效率高、功耗低、传输速率快、制造成本低等优良特点，在3DSensing逐渐替代了 LED 成为主流选择。
2、VCSEL 主要进入壁垒在于资质认证和量产能力
目前 VCSEL 领域主要厂商为光通讯芯片领域的国外大厂，在目前在VCSEL设计方面主要有Finsar（菲尼萨）、Lumentum、Princeton Optronics（艾迈斯半导体）。而在制造和封测方面，目前主要是台湾化合物半导体厂商参与。
TOF 的 VCSEL 并不像结构光那样对编码图案有一定要求，常规的规则排列即可，因此可供选择的 VCSEL 供应商也会更多。未来 VCSEL 需求量激增，但 VCSEL 产业链被美国和日本少数厂商把控。去年苹果推出 iPhone X 后，VCSEL 需求持续发酵。苹果已与几家供应商签订协议，对他们进行大规模的投资，对其产能进行了封锁。从整个 VCSEL 产业来看，供应链还是比较紧俏的，因此留给国内VCSEL公司很大的成长空间和市场空间。国内的供应商如纵慧、睿熙、华芯等均取得了不小的突破，其中纵慧在2015年A轮融资中获得华西股份（000936）旗下一村资本的数千万元入股。
3、VCSEL 市场增长有望开启
据机构估计，随着 VCSEL 成本的逐步降低以及在消费电子领域的逐渐渗透，VCSEL 在智能终端的应用将出现爆发式增长，2022 年 VCSEL 的市场规模有望达 31.2 亿美元，年复合增长率可达 17.3％，产业链相关公司有望受益。
华创证券整理了A股相关上市公司入下：
光迅科技（002281）垂直腔面发射激光器（VCSEL）可广泛应用于 3D 传感器领域。
乾照光电（300102）2018 年出资近 16 亿元投建 VCSEL 等半导体研发生产项目。
海特高新（002023）已经完成三吋和六吋的 Vcsel 产品工艺开发。
国星光电（002449）有 VCSEL 封装器件产品。
福晶科技（002222）是全球激光器光学元器件隐形冠军，2015 年宣布自主研发的 VCSEL 阵列芯片将投入商用。
汇顶科技（603160）3DSensing 方面在 VCSEL、图像处理、DOE 等芯片都有设计能力。
汇川技术（300124）间接持股新亮智能 8.38%的股权，新亮智能的 VCSEL 激光芯片和激光测距传感器曾在第七届中国电子信息博览会参展。
四、TOF其他环节
1、窄带滤光片：高护城河
窄带滤光片是带通滤光片的一种，是光谱特性曲线透射带两侧邻接截止带的滤光片，即 在特定的波段允许光信号通过，在其他波段则阻止光信号，在其他波段则阻止光信号，窄带滤光片的通带较窄，一 般小于中心波长的 5%。目前全球主要的窄带滤光片主要有两家，美国的 VIAVI 和中国的水晶光电（002273）。
目前国内外大客户的窄带滤光片方案是以水晶光电与 VIAV 合作的方式供应。窄带滤光片技术护城河较高，国盛证券预计新的竞争对手需要较长的时间才能切入，水晶光电有望抓住下游 3D Sensing 需求的放量，凭借技术和先发优势将充分受益。
2、CMOS 图像传感器（CIS）：大需求量
当前除了以智能手机为代表的消费类电子市场外，摄像头在汽车电子、安防监控、人工智能等多个新兴领域的需求量也持续增加，在11月时CIS芯片（CMOS图像传感器）已经开始出现缺货的现象。TOF采用的红外CIS也是促使需求量加大的原因之一。
Yole Development 数据显示，2016 年 CMOS 图像传感器（CIS）市场规模达到 115 亿美元，相较 2015 年同比增长约 13%，预计2016 至 2022 年全球CMOS 图像传感器市场复合年均增长率将保持在 10.50%左右，2022 年将达到约 210 亿美元。出货量方面，2017 年全球CIS 出货量超 40 亿颗，预计2021 年全球出货量将达 70 亿颗。
CIS 芯片中高端市场呈现出中国豪威、韩国三星、日本索尼三强争霸格局，方正证券指出，韦尔股份（603501）在 CIS 芯片领域将逐步向中高端市场扩张，与豪威并购之后将打通销售体系、供应链体系，进一步强化与下游客户的合作深度及产品广度；晶方科技（603005）是全球领先的 CIS 芯片封装供应商。
五、风险提示
下游需求不及预期，行业竞争加剧。
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