TOF(飞行时间)与FMCW(调频连续波)两种测距方案,在上游供应链的核心差异在于:TOF依赖脉冲激光器(如EEL/VCSEL)和直接探测型探测器(如APD/SPAD),供应链已相对成熟;而FMCW则需窄线宽激光器、相干探测器等光通信器件,国内产业链在窄线宽激光器等关键环节仍存在薄弱环节。

测距原理决定器件需求

TOF通过发射窄激光脉冲并计算往返时间测距,目前是激光雷达的主流方案。FMCW则通过回波的频率差计算距离,不易受极端天气干扰,被视为下一代技术。这两种原理对光源和探测器的要求截然不同。

光源:905nm vs 1550nm

TOF方案主要使用905nm波长的激光器,包括EEL(边发射激光器)和VCSEL(垂直腔面发射器)。VCSEL因制作工艺与主流半导体工艺兼容,且可通过堆叠提升功率,正成为主导趋势。905nm凭借性价比优势,在未来数年仍将是主流。

FMCW方案则倾向于1550nm波长。该波长在光通信领域有成熟产业链基础,但其激光器需使用磷化铟(InP)材料,成本显著高于905nm常用的砷化镓(GaAs)。当前国内FMCW所需的窄线宽激光器、IQ调制器等器件,仍依赖光通信领域的技术积累,国产替代进程较慢。

探测器:直接探测 vs 相干探测

TOF方案在905nm波长下,主要采用SPAD(单光子雪崩光二极管)SiPM(硅光电倍增管),它们灵敏度高但易受强光干扰。对于1550nm波长,因硅材料限制,只能使用APD(雪崩光二极管)

FMCW方案需采用相干探测技术,这要求接收模块具备更高的相位稳定性,对探测器的集成度和噪声控制提出了更高要求,目前相关供应链仍以光通信领域的成熟厂商为主。

常见问题

TOF和FMCW哪个成本更高?

当前TOF方案由于产业链成熟、器件成本较低,整体性价比更高。FMCW方案因需使用窄线宽激光器、相干探测等光通信级器件,其上游供应链成本明显高于TOF。

FMCW的供应链瓶颈在哪里?

FMCW的核心瓶颈在于窄线宽激光器和IQ调制器等关键器件。这些器件在光通信领域虽有基础,但在车载激光雷达的大规模、车规级供应上,国内产业链仍处于追赶阶段。

未来VCSEL会取代EEL吗?

从集成趋势看,VCSEL更有可能主导未来产业链。其工艺与主流半导体兼容,后道工序成本优势明显,且可通过堆叠解决功率问题,已获头部厂商采用。

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