磊晶龍頭 IQE 積極投入 VCSEL 元件，結構複雜度仍具挑戰

VCSEL（垂直腔面發射激光器）磊晶龍頭大廠 IQE，公布 2019 上半年營收為 6,672 萬英鎊，相較 2018 年同期 7,340 萬英鎊衰退 9.1%。

分析 2019 上半年 IQE 營收衰退原因，主要由於 2019 年終端產品手機出貨量下滑、中美貿易戰及地域政治緊張如英國脫歐、日韓貿易爭端等因素所致，使上半年 IQE 無線通訊（3,015 萬英鎊）及 CMOS（109 萬英鎊）領域營收雙雙下滑，但光通訊營收（3,548 萬英鎊）卻依然強勁，較同期成長 18.0%；由此可見，VCSEL 元件於終端市場應用（如手機、車用領域）需求，未來仍舊持續看好。

VCSEL 元件獲利性高於 LED 元件，目前磊晶市場已形成百家爭鳴局面

VCSEL 元件發展態勢，從 2018 年蘋果發表的 iPhone X 系列開始，直到今日話題性仍然不斷；主要由於近期手機終端產品之 3D 感測人臉辨識功能及車用光達（LiDAR）應用等需求，使相關技術及元件需求的討論程度仍舊不減。

若回到技術層面，可發現由於 VCSEL 元件結構相當複雜，材料特性、磊晶層數之要求必須相當高，且需有高難度的磊晶技術才可順利生產；但由於營收考量，VCSEL 元件獲利性仍較一般紅外光元件發光二極體（LED）高出許多，使各家磊晶廠商如 IQE、全新等、LED 廠如晶電、Lumentum 等無不相繼投入或轉型至 VCSEL 元件開發，以期取得較高營收表現，目前整體市場已形成百家爭鳴局面。

由於兩側反射層構造複雜，VCSEL 元件結構需考量於材料設計及磊晶品質

由於 VCSEL 元件的運行原理與市售 LED 元件十分相似，主要皆透過 N 型半導體（本體或經參雜後所得較多帶電子之半導體材料）與 P 型半導體（本體或經參雜後所得較多帶電洞的半導體材料）相互接合後，形成 PN 接面（PN Junction）再通電元件，隨後經過一連串物理變化，最終生成光源。

進一步探討 VCSEL 與 LED 元件兩者間的結構差異，LED 元件單純透過 N 型及 P 型半導體結構接合即可，而 VCSEL 元件除了相同使用兩者接合，還需再利用兩側分散式布拉格反射器（Distributed Bragg Reflector，DBR）等構造，使其生成之光源再經由數次反射後，提高整體光源能量，最後光源應用於其他終端產品如手機、汽車等領域。

因此 VCSEL 元件結構除了 N 型及 P 型半導體，還需透過磊晶成長方式將兩側 DBR 堆疊（層數高達 50~100 層）其中，形成光線之反射區域，使生成的光源能量得以強化；相形之下，VCSEL 元件結構比 LED 元件更複雜，材料設計較困難，且磊晶品質（厚度、平整性與均勻度）要求極高，由整體結構示意圖可略知一二。