车载光学激光雷达的905nm与1550nm两种主流方案,国产自主突破的关键在于抓住光源芯片与探测器这两个价值量最高的环节——在激光雷达物料成本(BOM)中,发射模块与接收模块各占约30%。国产企业一方面可在905nm路线依托成熟的砷化镓(GaAs)产业基础推进EEL与VCSEL芯片的规模化替代,另一方面可结合光通信产业链积累,在1550nm光源及匹配的探测器环节寻找差异化切入点。

905nm与1550nm:为何成为主流

两种波长能够成为车载激光雷达的主流选择,首先在于大气吸收特性满足工程要求。905nm与1550nm均处于大气吸收较低的窗口,且不会与可见光混淆。两者各有产业根基:905nm对应消费电子领域,1550nm则源于光通信领域,既有产业基础加上客观条件限制,使这两种波长被产业自然选出。

从性能特性看,1550nm在探测距离与人眼安全角度更具优势,但其劣势在于成本较高——其激光器材料使用磷化铟(InP),相比常见的砷化镓(GaAs)昂贵许多。因此,在当前的行业格局中,905nm凭借性价比优势占据主流地位。

光源环节:905nm的EEL与VCSEL路线

在905nm波长下,光源主要有两种结构:EEL(边发射激光器)与VCSEL(垂直腔面发射激光器)。从产业趋势看,VCSEL更有可能主导未来的产业链,原因有二:一是其制作工艺与主流半导体产业更为相近,而EEL因侧面发光需在晶圆形成后进行切割及侧面处理镀膜,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缺点。

探测器环节:波长决定技术匹配

探测器与光源波长相互匹配。由于硅材料的限制,SiPM(硅光电倍增管)只能探测1100nm以下的光子,对1550nm光源无能为力,因此1550nm方案只能采用APD(雪崩光二极管)。而在905nm波长下,更为敏感的SPAD(单光子雪崩光二极管)及SiPM更具优势,其缺点是容易受强光干扰。

国产自主突破的可行切入环节

综合来看,国产企业自主突破可沿两条路径展开:一是在905nm主流路线上,依托GaAs材料的成熟产业基础,推进EEL与VCSEL芯片的国产化与降本;二是在1550nm方向上,结合光通信领域已有的产业链基础,在光源及APD探测器环节实现技术迁移与突破。值得注意的是,1550nm的机会或在测距逻辑从TOF转向FMCW之后进一步显现,因为FMCW目前被广泛运用于光通信领域,其光源恰为1550nm,具备产业链基础。

常见问题

905nm与1550nm的核心区别是什么?

两者均处于大气吸收较低的窗口且不与可见光混淆。1550nm在探测距离和人眼安全方面更有优势,但激光器使用磷化铟材料,成本显著高于采用砷化镓的905nm方案。905nm凭借性价比优势,在未来较长时间内仍将保持主流地位。

为什么说VCSEL是905nm光源的未来趋势?

VCSEL的制作工艺与主流半导体产业更兼容,后道工序成本低于EEL;同时可通过堆叠激光器阵列弥补功率短板。基于这两点,华为、禾赛等厂商目前均以VCSEL路线为主。

国产替代最值得关注哪些环节?

发射模块与接收模块各占激光雷达BOM约30%,是价值量最高的环节,也是国产替代的核心突破口。905nm方向可关注GaAs基EEL/VCSEL芯片的规模化能力;1550nm方向则可依托光通信产业链积累,在光源与APD探测器环节寻求切入。