在激光雷达的物料成本结构中,接收模块与发射模块各占约30%,并列整机BOM占比最高的部分,而探测器正是接收模块的核心成本项。车载光学在这一环节的技术壁垒,集中在材料体系与波长的匹配、探测器类型对灵敏度与抗强光干扰的取舍,以及车规级可靠性验证这三层,而非单纯的加工精度问题。波长一旦选定,可用探测器材料基本被锁定——硅材料的限制使SiPM(硅光电倍增管)只能探测波长在1100nm以下的光子,对1550nm光源无能为力,因此1550nm路线的探测器只能用APD(雪崩光二极管);而在905nm波长下,更敏感的SPAD(单光子雪崩光二极管)与SiPM更具优势。这种“光源—探测器”的强绑定关系,使得探测器环节难以被简单替代。
成本结构与壁垒所在层
激光雷达的硬件模块可拆为发射、扫描、接收三部分。按2021年激光雷达物料(BOM)结构,发射模块与接收模块各占30%,人工调试占25%,机械装置等其他配件占8%,控制模块占5%,其他占2%(资料来源:观研天下、东莞证券研究所)。价值量高低大致呈现发射(激光器)高于接收(探测器)、接收又高于扫描的格局,收发两个模块在二级市场也更受关注。
值得注意的是,车规级零部件行业长期存在竞争格局过于分散的问题。这意味着探测器环节的壁垒不体现在单一工序,而在于材料、器件与验证体系的系统性匹配。
波长选择如何决定探测器路线
探测器与激光器光源相互匹配,路线选择并非自由组合:
| 光源波长 | 可选探测器 | 关键限制 |
|---|---|---|
| 905nm | SPAD、SiPM | 更敏感,但容易受到强光干扰 |
| 1550nm | APD | 硅材料限制使SiPM无法响应 |
905nm与1550nm之所以被产业选中,是因为二者既不易被外界环境吸收,也不会与可见光混淆,且分别对应消费电子与光通信的既有产业基础。从探测距离和人眼安全角度看,1550nm更具优势,其唯一缺点是贵——1550nm激光器在材料中用到磷化铟(InP),相比常见的砷化镓(GaAs)成本高很多。因此当前行业格局中905nm是主流,1550nm的机会更多出现在测距逻辑从TOF转向FMCW之后,因为FMCW广泛运用在光通信领域,而该领域所用光源恰是1550nm,具备产业链基础。
为什么这一层不易被替代
探测器的难点不在单点工艺,而在三重约束的叠加:材料体系与波长的物理匹配不可绕开;灵敏度与抗强光干扰之间存在天然取舍——SPAD与SiPM更敏感,却容易受强光干扰;车规级零部件本身竞争格局分散,验证与一致性要求进一步抬高了进入门槛。这些因素共同决定了探测器环节的替代并非换个供应商就能完成。
常见问题
为什么905nm波长下SiPM比APD更受青睐?
在905nm波长下,更为敏感的SPAD(单光子雪崩光二极管)以及SiPM(硅光电倍增管)明显更有优势,而APD主要用于1550nm路线。需要留意的是,SiPM与SPAD的缺点是容易受到强光干扰,实际表现需结合整机方案综合评估。
1550nm路线的主要制约是什么?
1550nm在探测距离和人眼安全角度都更有优势,唯一缺点是贵:其激光器材料用到磷化铟(InP),相比常见的砷化镓(GaAs)成本高出很多。此外,硅材料的限制使SiPM无法探测1550nm光子,该波长下探测器只能用APD。
探测器环节的技术壁垒主要体现在哪里?
一是材料与波长的强绑定,可选探测器类型被光源波长直接限定;二是灵敏度与抗强光干扰之间的取舍;三是车规级零部件竞争格局分散,可靠性验证与一致性要求构成额外门槛。