VCSEL 시장 : 유형별 (단일 모드, 다중 모드), 재료별 (갈륨 비소, 인화 인듐), 데이터 속도별 (최대 10Gbps, 10.1 ~ 25Gbps, 25Gbps 이상), 파장별 (적색, 근적외선 (NIR), 단파 적외선 (SWIR)) 및 지역별 – 2029년까지 글로벌 예측
VCSEL 시장은 2024년 13억 달러로 평가되었으며 2029년에는 19억 달러에 달할 것으로 예상되며 예측 기간 동안 8.1%의 CAGR을 기록할 것으로 전망됩니다.
VCSEL 시장은 확장을 촉진하는 여러 요인이 복합적으로 작용하여 상당한 성장을 보이고 있습니다. VCSEL 시장 성장을 이끄는 주요 요인 중 하나는 근접 감지 및 얼굴 인식과 같은 스마트폰에서 3D 감지 애플리케이션의 채택이 증가하고 있다는 점입니다. 스마트폰의 안면 인식 시스템은 안전하고 신뢰할 수 있는 사용자 인증을 위해 정확한 깊이 맵을 생성하기 위해 VCSEL에 의존합니다. 여기에 더해 고속의 효율적인 데이터 전송에 대한 수요가 증가함에 따라 데이터 통신 애플리케이션에서 VCSEL의 채택이 증가하고 있습니다. 높은 데이터 속도와 고밀도 통합을 지원하는 VCSEL은 데이터 통신 애플리케이션에서 이러한 요구를 충족하는 데 적합합니다. 또한 VCSEL 제조에 대한 시장 투자가 증가하고 생체 인식 보안 시스템의 사용이 확대됨에 따라 예측 기간 동안 VCSEL 시장 성장이 증폭 될 것으로 예상됩니다.
VCSEL 시장
VCSEL 시장
2029년까지의 VCSEL 시장 전망
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시장 역학:
동인: 안면 인식 및 생체 인식 보안 시스템의 사용 확대
안면 인식 및 생체 인식 보안 시스템의 사용 확대는 VCSEL 시장의 중요한 성장 동력입니다. VCSEL은 물체와 얼굴의 상세한 3D 맵을 만드는 데 사용되는 정밀하고 일관된 빛을 방출할 수 있기 때문에 이러한 첨단 보안 기술에서 중요한 구성 요소입니다. 개인 정보 보호와 보안 문제가 소비자 및 기업 부문에서 점점 더 부각되면서 신뢰할 수 있고 정확한 생체인식 시스템에 대한 수요가 계속 증가하여 VCSEL 시장의 성장을 촉진하고 있습니다. 보안 침해와 신원 도용은 얼굴 인식 및 생체 인식 보안 시스템이 강력한 솔루션을 제공하는 주요 관심사입니다. VCSEL은 고해상도 깊이 감지 및 정확한 얼굴 인식을 가능하게 합니다. VCSEL을 사용하여 구조화된 빛 패턴을 사용자의 얼굴에 투사하는 Apple의 Face ID 기술은 스마트폰의 생체 인식 보안에 대한 새로운 표준을 세웠습니다. Face ID는 안전한 인증을 위해 머신 러닝과 함께 트루뎁스 카메라를 사용합니다. 이러한 애플리케이션에서 VCSEL의 정밀도와 신뢰성은 사용자의 신뢰를 높이고 생체 인식 기술의 광범위한 채택을 촉진합니다.
생체 인식 보안에서 VCSEL의 적용은 스마트폰에만 국한되지 않습니다. 사무실, 공항 및 기타 보안이 엄격한 환경의 출입 통제 시스템은 안전한 출입을 위해 점점 더 얼굴 인식에 의존하고 있습니다. 2023년 10월, 독일 SITA는 프랑크푸르트 공항이 유럽 최초로 모든 항공사 승객에게 생체 인식 터치포인트를 제공한다는 기사를 발표했습니다. 이 이니셔티브를 통해 승객은 체크인부터 탑승까지 얼굴 생체 인식을 신분 확인 수단으로 사용할 수 있으므로 실물 서류를 제시할 필요가 없습니다. 이 원활하고 마찰 없는 공항 통과는 생체 인식 보안 시스템이 대규모로 실제로 적용될 수 있음을 보여줍니다. 프랑크푸르트 공항의 생체 인식 시스템 구현은 VCSEL에 의존하는 고급 얼굴 인식 기술에 대한 수요가 증가하고 있음을 강조합니다. 더 많은 공항과 보안 수준이 높은 환경에서 이러한 기술을 채택함에 따라 VCSEL에 대한 수요는 크게 증가할 것입니다.
제약: 성능을 저해하는 반도체 재료의 한계
VCSEL은 일반적으로 화합물 반도체 재료, 즉 갈륨 비소(GaAs)와 인화 인듐(InP)에 의존하는데, 이러한 재료에는 성능을 저해할 수 있는 내재적 한계가 있습니다. 이러한 한계에는 열 관리, 파장 범위 및 제조 문제와 관련된 문제가 포함됩니다. 열 관리는 VCSEL의 성능에 있어 매우 중요한 요소입니다. 작동 중 열 발생으로 인해 VCSEL의 효율이 크게 저하되어 온도가 상승함에 따라 출력 전력이 감소하는 열 롤오버가 발생할 수 있습니다. 이러한 열 민감성은 최적의 작동 온도를 유지하기 어려운 데이터 센터의 고전력 애플리케이션과 고밀도 통합에서 특히 문제가 됩니다. 비효율적인 열 관리는 VCSEL의 신뢰성과 수명을 감소시켜 까다로운 애플리케이션에 대한 매력을 제한할 수 있습니다.
기회: 의료 이미징 및 생체 의료 감지 애플리케이션에 VCSEL 채택 증가
VCSEL은 정밀한 파장 제어, 높은 빔 품질, 컴팩트한 크기와 같은 고유한 장점을 제공하므로 다양한 의료 및 생체 의학 애플리케이션에 이상적입니다. 의료 업계에서 환자의 정확도와 진단 정확도를 개선하기 위한 첨단 기술을 지속적으로 모색함에 따라 이러한 분야에서 VCSEL의 채택은 빠르게 확대될 것으로 보입니다. VCSEL은 특히 맥박 산소 측정 및 조직 산소 측정과 같은 의료 이미징 및 생의학 감지 애플리케이션에 상당한 이점을 제공합니다. 전통적으로 이러한 애플리케이션은 특정 파장의 LED를 사용하여 혈중 산소 농도를 측정했습니다. 하지만 VCSEL은 더 좁은 스펙트럼 선폭 방출, 온도 변화에 따른 파장 변화 감소, 전력 소비량 대폭 감소 등의 개선점을 제공하므로 무선 및 홈 모니터링 의료 기기 개발에 특히 유용합니다. 광학 센싱에서 VCSEL은 온도 변화에 덜 민감한 파장을 정밀하게 선택하고, 노이즈 감소를 위한 빠른 변조, 낮은 전력 소비를 제공함으로써 LED보다 뛰어난 성능을 발휘합니다. 따라서 무선 또는 임플란트형 센서에 이상적입니다. 이제 670~980nm 및 1,300nm 이상의 파장 범위에서 VCSEL을 사용할 수 있어 다양한 생체 의학 애플리케이션에 활용할 수 있습니다.
도전 과제: 지적 재산권 및 특허 문제 관리
고도로 전문화되고 혁신적인 VCSEL 기술은 수많은 특허와 지적 재산권 보호의 대상이 됩니다. 복잡한 지적 재산권 환경을 탐색하는 것은 VCSEL의 개발, 생산 및 상용화를 방해하여 시장 성장과 경쟁에 영향을 미칠 수 있습니다. VCSEL 시장은 다양한 기업과 연구 기관이 보유한 특허가 촘촘하게 얽혀 있는 것이 특징입니다. 이러한 특허는 VCSEL의 기본 설계 및 제조 공정부터 특정 애플리케이션 및 통합 방법에 이르기까지 다양한 측면을 포괄합니다.
특허 침해에 대한 두려움은 혁신과 협업을 저해할 수 있습니다. 기업들은 법적 영향에 대한 위험 때문에 VCSEL 기술의 새로운 응용 분야를 탐색하거나 지식을 공유하는 것을 꺼릴 수 있습니다. 2023년 4월, 미국 Ouster는 경쟁사인 중국 헤사이 그룹을 상대로 헤사이 제품의 미국 수입 금지를 요구하는 특허 침해 소송을 제기했습니다. 오스터는 헤사이가 오스터의 CEO인 앵거스 파칼라가 공동 발명한 5건의 미국 특허를 침해했다고 주장하며 미국 국제무역위원회(ITC)에 제한적 수입금지 명령과 판매중지 명령을 내릴 것을 요청하고 있습니다. 두 회사 모두 자동차 및 산업용 시장에 디지털 라이더 센서를 판매하고 있으며, 헤사이의 ‘AT128’ 센서는 905nm VCSEL을 사용합니다. 또한 Ouster는 미국 델라웨어주 지방법원에 금지 명령과 금전적 손해배상을 요구하는 소장을 제출했습니다. 오스터와 헤사이 간의 소송은 IP 환경을 탐색하는 데 수반되는 복잡성과 높은 위험을 보여줍니다. 이러한 문제에는 라이선스 및 소송에 드는 높은 비용, 혁신의 잠재적 저해, 협업의 어려움 등이 포함됩니다. 전략적 IP 관리와 협업 계약은 이러한 문제를 완화하여 VCSEL 기술에 대한 보다 역동적이고 경쟁력 있는 시장 환경을 조성하는 데 도움이 될 수 있습니다.
VCSEL 생태계
생태계별 VCSEL 시장
예측 기간 동안 주요 시장 점유율을 차지할 멀티모드 세그먼트.
예측 기간 동안 높은 시장 점유율을 차지할 멀티 모드 VCSEL 세그먼트. 멀티 모드 VCSEL은 단거리에서 높은 데이터 전송 속도를 지원할 수 있습니다. 따라서 서버와 스토리지 시스템 간에 빠르고 효율적인 데이터 전송이 필요한 데이터 센터의 애플리케이션에 이상적입니다. 데이터 센터 환경에서는 데이터 전송 애플리케이션을 위해 광 트랜시버가 멀티모드 VCSEL과 통합됩니다. 멀티모드 VCSEL이 적용된 트랜시버는 인공 지능(AI), 고성능 컴퓨팅(HPC) 및 네트워킹 애플리케이션을 아우르는 데이터 센터의 단거리 연결에 이상적입니다. 기업들은 차세대 AI 네트워킹 애플리케이션의 증가하는 수요를 충족하기 위해 기술적으로 진보된 멀티모드 VCSEL을 개발하는 데 주력하고 있습니다. 2024년 3월, 미국 코히런트(Coherent Corp.)는 대역폭을 개선하여 레인당 200Gbps로 작동하는 차세대 광 인터커넥트를 채택할 수 있는 길을 열어 1.6Tbps 용량의 광 트랜시버를 구현하는 멀티모드 VCSEL의 개발을 발표했습니다. 또한 데이터센터 환경 전반의 AI 네트워킹 애플리케이션에 적합한 약 45GHz의 디바이스 대역폭을 달성하는 데 도움이 되는 리소그래피 조리개 멀티모드 VCSEL을 개발했습니다. 이러한 혁신적인 제품 출시는 예측 기간 동안 멀티모드 VCSEL 부문의 성장을 촉진할 것입니다.
근적외선 (NIR) 세그먼트는 예측 기간 동안 VCSEL 시장에서 가장 큰 점유율을 차지합니다.
근적외선 (NIR) VCSEL 부문은 예측 기간 동안 높은 시장 점유율을 차지합니다. 이 성장은 주로 제스처 및 얼굴 인식과 같은 3D 감지 애플리케이션과 자동차 실내 감지를 위해 스마트폰에 채택된 것에 의해 주도됩니다. 850nm 파장의 근적외선 VCSEL은 스마트폰 제조업체가 선호하는 솔루션입니다. (미국), OPPO(중국), 화웨이 테크놀로지스(중국), 삼성(한국)과 같은 대형 스마트폰 제조업체들이 이 솔루션을 채택하고 있습니다. (중국), 삼성(한국), 샤오미(중국)와 같은 대형 스마트폰 제조업체들이 이러한 기술을 점점 더 많이 통합하고 있으며, 이로 인해 NIR VCSEL에 대한 수요가 크게 증가하고 있습니다. NIR VCSEL은 또한 콕핏 모니터링 및 고급 실내 감지 애플리케이션을 위해 자동차에 통합되고 있습니다. 기업들은 자동차 사용 사례를 충족하고 경쟁력을 유지하기 위해 NIR VCSEL 개발에 주력하고 있습니다. 2023년 6월, ams-OSRAM AG(오스트리아)는 TARA2000-AUT-SAFE VCSEL 제품군을 통해 새로운 AEC-Q102 인증을 받은 NIR VCSEL을 출시했습니다. 이 새로운 VCSEL은 940nm의 피크 파장에서 엄격하게 제어된 적외선(IR) 광선을 생성하며 운전자 모니터링, 제스처 감지, 차량 내 모니터링과 같은 애플리케이션에 적합합니다.
갈륨 비소(GaAs) 부문은 예측 기간 동안 VCSEL 시장에서 가장 큰 점유율을 차지합니다.
GaAs 부문은 예측 기간 동안 높은 시장 점유율을 차지합니다. 높은 시장 점유율은 재료 특성, 즉 우수한 전자 이동도 및 직접 밴드 갭으로 인해 VCSEL 제조에 매우 적합하기 때문입니다. 이러한 탁월한 특성은 특히 고속 데이터 전송 및 광통신 애플리케이션에서 VCSEL의 성능과 효율성을 향상시킵니다. 기업들은 경쟁력을 유지하기 위해 VCSEL의 대량 생산에 광범위하게 집중하고 있습니다. 예를 들어, 2023년 1월 독일 TRUMPF는 근적외선(NIR) 애플리케이션을 위한 760nm~1,300nm 범위를 포괄하는 새로운 산업용 생산 플랫폼을 개발하여 GaAs 기반 VCSEL 포트폴리오를 확장했습니다. 이 새로운 플랫폼은 GaAs 광원의 소형화, 견고성, 비용 효율성을 유지하면서 더 긴 파장 스펙트럼에서 더 큰 유연성을 제공합니다. 시장 참여자들의 이러한 투자는 예측 기간 동안 시장 성장을 촉진 할 것으로 예상됩니다.
감지 부문은 예측 기간 동안 VCSEL 시장에서 가장 큰 점유율을 차지합니다.
예측 기간 동안 높은 시장 점유율을 차지할 감지 부문. VCSEL은 안면 인식, 제스처 인식, 근접 감지 및 3D 깊이 감지와 같은 고급 감지 애플리케이션에 널리 사용되며, 모두 스마트폰, 태블릿 및 웨어러블과 같은 최신 소비자 전자 제품의 필수 기능이 되었습니다. 전 세계적으로 이러한 디바이스가 빠르게 채택되면서 VCSEL 기반 센서에 대한 수요가 크게 증가했습니다. 2023년 1월, 미국 Lumentum Operations LLC는 3D 센싱 애플리케이션용 VCSEL 어레이를 10억 개 이상 출하했다고 발표했습니다. 이러한 어레이는 안면 인식 및 증강 현실(AR) 애플리케이션에 사용됩니다. 루멘텀의 3D 센싱 애플리케이션용 VCSEL 어레이 출하량 10억 개 돌파는 센싱 애플리케이션, 특히 스마트폰에서 VCSEL 기술의 빠른 성장과 수요 증가를 보여줍니다. 안면 인식, 증강 현실(AR) 및 기타 고급 애플리케이션에 VCSEL이 채택된 것이 이러한 성장의 중요한 원동력이었습니다.
10.1 ~ 25Gbps 세그먼트는 예측 기간 동안 VCSEL 시장에서 가장 큰 점유율을 차지합니다.
10.1 ~ 25Gbps의 데이터 속도를 가진 VCSEL 시장은 예측 기간 동안 높은 시장 점유율을 차지합니다. 이러한 높은 시장 점유율은 단거리에서 중거리까지 고속으로 데이터를 전송할 수 있어 서버 내부 및 서버 간 상호 연결에 이상적이기 때문입니다. 10.1~25Gbps 범위에서 작동하는 VCSEL은 표준 데이터 통신 요구 사항과 고속 데이터 통신 요구 사항 사이의 가교 역할을 합니다. 이러한 장치는 고성능 컴퓨팅(HPC) 클러스터, 통신 및 엔터프라이즈 데이터 센터와 같이 중간에서 고속의 데이터 전송이 필요한 환경에 적합합니다. 이 범주에 속하는 VCSEL의 주요 특징으로는 낮은 세그먼트에 비해 향상된 열 안정성, 향상된 변조 속도, 더 높은 전력 출력을 들 수 있습니다. 이러한 개선은 더 긴 도달 거리와 더 높은 데이터 처리량을 가능하게 하여 데이터 집약적인 애플리케이션의 수요를 충족함으로써 이 부문의 성장을 촉진합니다.
소비자 가전 부문은 예측 기간 동안 VCSEL 시장에서 가장 큰 점유율을 차지합니다.
소비자 가전 시장은 예측 기간 동안 높은 시장 점유율을 차지했습니다. 소비자 가전 업계는 기기의 성능과 조명 품질을 개선하는 더 스마트한 부품을 점점 더 많이 찾고 있습니다. (미국), 화웨이 테크놀로지스(중국), 삼성(중국)과 같은 주요 스마트폰 제조업체들이 스마트 부품을 개발하고 있습니다. (중국), 삼성(한국), 샤오미(중국) 등 주요 스마트폰 제조업체는 이미 VCSEL을 기기에 통합했습니다. 많은 스마트폰 회사들도 3D 센싱 기술을 채택하고 있으며, 더 많은 회사가 이러한 추세를 따를 것으로 보입니다. VCSEL은 스마트폰의 얼굴 및 제스처 인식에 필수적인 요소이며 ToF(비행 시간 거리 측정) 후면 카메라에서도 이미지 품질을 향상시키는 데 사용됩니다. 또한 VCSEL을 사용하는 AR/VR 디바이스의 인기가 높아지면서 이러한 기술이 널리 채택됨에 따라 이 분야의 성장이 더욱 촉진될 것으로 예상됩니다. 또한 기업들은 편광 제어 조명과 같은 기능을 갖춘 VCSEL을 개발하여 OLED 화면 및 가상/증강 현실과 같은 애플리케이션에서 이점을 제공하고 있습니다. 이는 예측 기간 동안 VCSEL 시장 성장을 더욱 촉진할 것으로 예상됩니다.
예측 기간 동안 높은 CAGR로 성장할 것으로 예상되는 아시아 태평양 VCSEL 시장
아시아 태평양 VCSEL 시장은 예측 기간 동안 높은 속도로 성장할 것으로 예상됩니다. 시장 성장은 중국, 한국, 일본과 같은 주요 경제국의 대형 가전제품 제조 산업에 기인합니다. 중국은 아시아 태평양 지역의 최대 가전제품 제조업체이자 최대 가전제품 소비국 중 하나이며, 한국은 휴대용 소비자 기기 제조의 핵심 국가로 그 뒤를 잇고 있습니다. 이 지역에는 삼성(한국), 샤오미(중국), 오포(중국), 화웨이 테크놀로지스(중국) 등 스마트폰 제조업체가 강세를 보이고 있습니다. (중국)와 같은 스마트폰 제조업체들이 이미 스마트폰에 VCSEL을 구현하고 있습니다. 여기에 더해 아태지역은 5G 통신 기술 도입을 주도하고 있습니다. VCSEL은 고속 데이터 전송을 제공하고 광섬유 통신의 성능을 개선함으로써 5G 네트워크 개발 및 구축에 중요한 역할을 합니다. VCSEL은 광 트랜시버, 통신 서버, 5G 네트워크의 원활한 작동에 필수적인 백홀 연결을 향상시키는 무선 인프라를 포함한 5G 인프라 솔루션에 고도로 통합되어 있습니다. 중국 공업정보화부(MIIT)의 2024년 6월 보도자료에 따르면 2024년 5월 기준 중국 전역에 380만 개 이상의 5G 기지국이 설치되었습니다. 5G 기지국 인프라의 확산은 아시아 태평양 지역의 VCSEL 시장 성장을 더욱 촉진할 것입니다.
지역별 VCSEL 시장
지역별 VCSEL 시장
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주요 시장 플레이어
VCSEL 기업의 주요 벤더는 코히어런트(미국), 루멘텀 오퍼레이션즈(미국), ams-OSRAM AG(오스트리아), 트룸프(독일), 브로드컴(미국), MKS 인스트루먼트(미국), 산텍 홀딩스(일본), 레오나르도 일렉트로닉스 US(미국), 베르틸라스 GmbH(독일), 버틸라이트(중국) 등입니다. 이 외에도 소니 세미컨덕터 솔루션즈(일본), 얼라이트 테크놀로지스(덴마크), 텔레다인 플리어(미국), 인네오스(미국), IQE PLC(영국), 토랩스(미국), TT 일렉트로닉스(영국), 우시오 아메리카(미국), 윈 반도체(대만), 프랑크푸르트 레이저(독일), 인페닉스(미국), 밴드폭10(미국), 저장 레이씨 테크놀로지(저장성), 웨이하이 레이씨 테크놀로지(중국), 우한 퀀텀(중국) 등이 포함된다. (중국), 우한 첸무 레이저 주식회사(중국), 우한 첸무 레이저 주식회사(중국), 옥라이트 주식회사(중국). (중국), OCTLIGHT (덴마크), Sanan IC (중국) 및 Brightlaser Ltd. (홍콩)는 VCSEL 시장의 신흥 기업 중 일부입니다.