激光雷达收发模块合计占整机物料成本约60%,其中发射模块与接收模块各占30%,是价值量最高的硬件环节。国产替代的进度并非均匀推进:在905nm波长这条主流赛道上,国产激光器与探测器厂商已形成较完整的配套能力,而在1550nm及下一代FMCW路线上,则更多取决于光通信产业链基础的迁移速度。整体来看,车载光学产业链的国产收发模块厂商正处于从“可用”向“车规级好用”跨越的关键阶段。
收发模块为何是价值高地
激光雷达虽以扫描方式命名(机械、半固态、固态),但从物料成本结构看,收发模块的价值量明显高于扫描模块。在一份2021年激光雷达BOM拆分中,发射模块与接收模块各占30%,合计达60%,而人工调试占25%、机械装置等其他配件占8%、控制模块仅占5%、其他占2%。收发模块的高价值直接反映在二级市场关注度上——相比多为一级市场明星的整机厂,零部件环节的上市公司数量更多,也更受资本青睐。
激光器路线:905nm是主流,VCSEL是趋势
激光器按波长分为905nm与1550nm两大路线。905nm对应消费电子产业基础,1550nm则源于光通信领域。从探测距离和人眼安全角度看1550nm更有优势,但其激光器材料使用磷化铟(InP),相比砷化镓(GaAs)成本显著更高——这一成本劣势直接决定了905nm在可预见的未来数年仍是性价比主导的主流选择。
在905nm波长下,激光器按集成程度分为EEL(边发射激光器)与VCSEL(垂直腔面发射激光器)。VCSEL更可能主导未来产业链,原因有二:一是其制作工艺与主流半导体产业高度兼容,而EEL因侧面发光需在晶圆成型后切割、处理侧面并镀膜,后道工序成本明显更高;二是VCSEL可通过堆叠激光器弥补过去功率较低的短板。也正因如此,国内主要整机与模组厂商多选择VCSEL路线,并通过堆叠芯片形成发射阵列。
探测器与光源的匹配约束
探测器必须与激光器光源相互匹配。由于硅材料的物理限制,SiPM(硅光电倍增管)只能探测1100nm以下波长的光子,对1550nm光源无能为力,因此1550nm路线只能搭配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,其代价是容易受强光干扰。这意味着国产探测器厂商的替代路径同样被波长路线锁定:905nm产业链的成熟度,直接决定了国产SPAD/SiPM的上量速度。
常见问题
国产收发模块厂商当前最大的瓶颈是什么?
车规级制造壁垒与竞争格局分散是主要挑战。从BOM可见,人工调试占比高达25%,说明激光雷达的收发模块装配与校准高度依赖工艺经验,并非单纯“芯片设计出来即可量产”。同时,车规级零部件行业竞争格局历来分散,单一厂商难以形成垄断性配套地位。
1550nm路线对国产替代意味着什么?
1550nm激光器使用磷化铟材料,成本显著高于砷化镓,这使其在短期难以撼动905nm的主流地位。不过,当测距逻辑从TOF演进到FMCW后,1550nm的机会将显现——FMCW在光通信领域已有广泛应用,而该领域光源恰恰以1550nm为主,具备现成的产业链基础可供迁移。
整机厂对国产零部件的导入态度如何?
从产业格局看,激光雷达整机厂多属一级市场明星,而为其供货的收发模块零部件公司大多早已上市,说明国产零部件厂商在激光雷达诞生之前就具备既有业务支撑。整机厂在VCSEL路线的选择上已与国产供应链形成协同——国内头部厂商普遍以VCSEL为技术主线,这为国产激光器与探测器厂商进入车规级供应体系提供了现实的导入通道。