车载激光雷达扫描模块从机械式向固态演进的历程,核心驱动力在于用有限收发通道满足更广视场角,同时平衡成本、车规与性能。这一过程经历了从机械式主导到半固态前装量产,再到纯固态技术探索的关键转折。

机械式主导阶段

在早期,激光雷达扫描模块以机械式为主,通过旋转的机械部件实现大范围扫描。这一阶段的主要代表厂商为 Velodyne,其产品在自动驾驶测试中广泛应用。机械式雷达的优势在于技术成熟、视场角广,但缺点也很突出:体积大、成本高、可靠性难以满足车规级要求,且需要大量人工调试——在 BOM 成本中,人工调试占比达 25%,仅次于发射与接收模块。

半固态转折:前装量产

半固态激光雷达(如转镜、MEMS方案)的推出,是扫描模块从机械式走向固态的关键转折点。 这类方案通过微振镜或旋转棱镜等有限运动部件替代整体机械旋转,大幅降低了体积与成本,并满足了车规级可靠性要求。约投顾梳理发现,这一路线的代表性事件是半固态激光雷达在蔚来ET7等车型上的前装量产应用,标志着车载激光雷达从测试验证正式进入量产车时代。其驱动力主要来自成本与车规的平衡:相比机械式,半固态方案减少了机械装置与人工调试成本,同时保持了足够的性能表现。

纯固态探索:下一代技术

纯固态激光雷达(如 OPA 光学相控阵、FMCW 调频连续波)被视为扫描模块的终极形态,完全取消运动部件,理论上可实现更高可靠性、更小体积和更低成本。目前,纯固态方案仍处于样品验证阶段,尚未大规模前装量产。其中,FMCW 技术被行业视为下一代测距原理,它通过回波的频率差计算距离,不易受外界环境干扰(如极端天气),且其产业链基础与光通信领域(常用 1550nm 波长)高度重合,为未来纯固态激光雷达的集成提供了潜在路径。

常见问题

为什么机械式激光雷达需要人工调试,而固态方案不需要?

机械式激光雷达的扫描模块包含大量旋转部件和光学组件,每个单元在组装后需单独校准以保证光束精度,因此人工调试成本占 BOM 的 25%。而固态或半固态方案通过半导体工艺(如 VCSEL 阵列)或微机电系统(MEMS)实现扫描,部件更少、一致性更高,可大幅减少甚至免除人工调试环节。

905nm 和 1550nm 波长在固态激光雷达中如何选择?

目前 905nm 是主流波长,因其性价比更高——激光器材料采用砷化镓(GaAs),成本远低于 1550nm 所需的磷化铟(InP)。1550nm 在探测距离和人眼安全方面更有优势,但成本较高。未来若 FMCW 技术普及,1550nm 可能因光通信产业链基础而迎来更多机会。

纯固态激光雷达何时能大规模量产?

目前纯固态 OPA/FMCW 方案仍处于样品验证阶段,尚未实现前装量产。其大规模应用需要解决成本、工艺成熟度与车规可靠性等多重挑战,具体时间表取决于产业链的进一步突破。

延伸阅读