车载光学处于激光雷达产业链的中游,承担把上游光学元件、收发芯片与扫描器件集成为可交付模组的角色。扫描模块的核心作用,是用有限的收发通道数去满足尽可能广的视场角(Field of View)覆盖要求;机械、固态、半固态这三种激光雷达形式的差异,主要就体现在扫描模块的实现方式上。 通道数与视场角之间的这一权衡,直接决定了产业链各环节的分工与价值分布。

扫描模块:在通道数与视场角之间做平衡

激光雷达的主要作用是测距,目前主流原理是 TOF(飞行时间法),依据激光往返的时间判断目标与自身的距离;下一代技术为 FMCW,通过回波频率差计算距离,不易受极端天气等外界环境干扰。无论哪种原理,发射与接收都必不可少,扫描模块则起“打辅助”的作用。

正因如此,整机厂虽然常以扫描模块的形态命名产品,但产业链的价值重心并不在扫描环节。从 2021 年激光雷达物料(BOM)结构看,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%。收发模块的价值量明显高于扫描模块,这也解释了二级市场上收发环节更受关注的现象。

产业链分工:上游供器件,中游做集成

从产业链位置看,上游提供光学元件、收发芯片与扫描器件,中游车载光学负责模组集成,下游对接整车与自动驾驶方案商的需求。上游环节的一个特点是,激光雷达整机厂多为一级市场明星企业,而为其供应零部件的公司大多早已存在且多数已上市——车规级零部件长期存在竞争格局较为分散的问题。

在光源侧,波长与集成程度是两条主要分类线索。905nm 与 1550nm 都不易被外界环境吸收,也不易与可见光混淆,且分别对应消费电子与光通信的既有产业基础,因而被产业选中。1550nm 在探测距离与人眼安全角度更具优势,主要制约在于成本:其激光器材料用到磷化铟(InP),相比常见的砷化镓(GaAs)成本更高。当前行业格局中 905nm 是主流,1550nm 的机会更多与测距逻辑从 TOF 转向 FMCW 相关。

结构上,905nm 波长下主要有 EEL(边发射激光器)与 VCSEL(垂直腔面发射器)两种:前者平行于衬底侧面发射,后者垂直于衬底上表面发射。VCSEL 的制作工艺与主流半导体产业更为相近,且可通过堆叠激光器改善功率偏低的问题,因而更有可能主导未来产业链;EEL 因需在形成晶圆后切割并对侧面处理、镀膜,后道工序成本更高。探测器则与光源相互匹配:受硅材料限制,SiPM(硅光电倍增管)只能探测 1100nm 以下光子,1550nm 需用 APD(雪崩光二极管);在 905nm 下,更敏感的 SPAD(单光子雪崩光二极管)与 SiPM 更具优势,其短板是易受强光干扰。

常见问题

扫描模块为什么被称为“打辅助”?

因为激光雷达的核心功能是测距,发射与接收是必不可少的环节,扫描模块的作用是配合二者,用有限的收发通道数实现尽可能广的视场角覆盖。机械、固态、半固态三种形式的差异,也主要体现在扫描模块的实现方式上。

为什么收发模块的价值量高于扫描模块?

从 2021 年激光雷达 BOM 结构看,发射模块与接收模块各占 30%,而机械装置等其他配件占 8%、控制模块占 5%。价值量分布直接影响了产业链各环节在资本市场上的受关注程度。

905nm 与 1550nm 的路线差异如何影响产业链?

两者都具备不易被大气吸收、不与可见光混淆的特点,并分别承接消费电子与光通信的产业基础。1550nm 在探测距离与人眼安全角度更具优势,但 InP 材料成本高于 GaAs;905nm 凭借性价比在行业中保持主流地位,1550nm 的机会则与 FMCW 测距逻辑的推进相关。