激光器按集成度高低,在车载光学领域主要体现为分立方案与集成化方案两种技术路线,这一选择直接决定了企业在封装、耦合、散热等工艺环节的壁垒高度。在激光雷达的发射模块中,集成化路线(以 VCSEL 垂直腔面发射激光器为代表)正成为主导产业趋势,其核心壁垒在于与主流半导体工艺的兼容性以及通过堆叠工艺实现功率提升的能力。

集成度如何划分技术路线

激光器按集成程度主要分为两类:EEL(边发射激光器)VCSEL(垂直腔面发射激光器)。EEL 平行于衬底侧面发射激光,需要在晶圆形成后进行切割、侧面处理及镀膜,后道工序成本较高;VCSEL 则垂直于衬底上表面发射,制作工艺与主流半导体产业更为相近。

从产业趋势看,VCSEL 更有可能主导未来的产业链。这主要基于两点:其一,VCSEL 的工艺流程与主流半导体工艺完全兼容,可复用成熟的半导体制造体系;其二,VCSEL 可以通过堆叠激光器形成发射阵列,弥补过去功率较低的短板。

集成化路线的工艺壁垒

集成化方案在车载光学中的壁垒,集中体现在半导体封装、微光学对准与散热设计三个维度。

壁垒环节核心要求
半导体封装与主流半导体工艺兼容,后道工序成本可控
微光学对准发射阵列的堆叠与耦合精度要求高
散热设计高功率密度下的热管理能力

以 VCSEL 路线为例,其制作工艺与主流半导体产业相近,因此后道工序成本显著低于 EEL——据知名半导体研究机构统计,EEL 的后道工序成本至少高出 VCSEL 一倍以上。这也解释了为何华为、禾赛等厂商目前都以 VCSEL 路线为主。

技术路线选择的现实考量

在 905nm 主流水波长下,VCSEL 的集成化优势与性价比形成正向循环。905nm 激光器因成本优势在可见的未来仍将保持主流地位,而 VCSEL 凭借半导体工艺兼容性和堆叠扩展能力,成为集成化路线的代表方向。

相比之下,分立方案的灵活性更高,但在车载场景对可靠性、体积和热管理的严苛要求下,集成化方案在工艺壁垒上的护城河更为深厚。对于投资者而言,判断一家企业的竞争壁垒,关键看其在封装、耦合、散热等环节的工艺积累是否形成体系化能力。

常见问题

VCSEL 和 EEL 的核心区别是什么?

VCSEL 是垂直腔面发射激光器,垂直于衬底上表面发光,工艺与主流半导体制造兼容;EEL 是边发射激光器,平行于衬底侧面发光,需要在晶圆形成后额外进行切割、侧面处理和镀膜,后道工序成本更高。

为什么集成化路线(VCSEL)被视为行业趋势?

一是 VCSEL 的工艺流程与主流半导体工艺完全兼容,可借助成熟的半导体产业基础;二是可以通过堆叠激光器形成发射阵列,弥补功率短板。华为、禾赛等厂商目前均以 VCSEL 路线为主。

集成化路线的竞争壁垒主要体现在哪里?

主要体现在半导体封装工艺的成熟度、微光学对准的精度控制以及高功率密度下的散热设计能力。这些环节的工艺积累需要长期投入,构成后来者难以快速跨越的进入门槛。