车载光学激光雷达的BOM成本结构中,发射模块与接收模块各占30%,两者合计占整机物料成本的60%,是价值量最高的环节。905nm与1550nm两种主流方案的核心差异在于激光器本身:905nm基于成熟的半导体工艺,供应链成熟、单颗成本低;1550nm依赖光纤激光器,单颗成本高但功率上限更高,这直接导致两者在发射模块的价值分配与产业链议价关系上呈现不同格局。
两种波长的成本结构差异
905nm与1550nm之所以成为产业主流,是因为这两种波长都不易被大气吸收,且不会与可见光混淆。905nm对应消费电子产业基础,1550nm则源自光通信领域,各有现成产业链支撑。
从激光器成本看,1550nm方案使用的磷化铟(InP)衬底,相比905nm常用的砷化镓(GaAs)要贵出很多。以不同尺寸晶圆对比,4英寸InP EEL(DFB)在制程、外延、衬底各环节的成本占比均高于6英寸GaAs VCSEL与EEL——若换算为相同尺寸,两者差距还会进一步拉大。因此905nm凭借性价比优势,在可预见的未来仍将保持主流地位。
| 成本环节 | 4" InP EEL (DFB) | 6" GaAs VCSEL | 6" GaAs EEL |
|---|---|---|---|
| 制程BE | 100% | 62% | 58% |
| 制程FE | 40% | 28% | 25% |
| 外延 | 25% | 18% | 8% |
| 衬底 | 5% | 2% | 2% |
发射模块的价值分配与商业模式
收发模块价值量高于扫描模块,这一成本结构直接影响整机厂与器件厂的议价关系。在905nm路线下,EEL与VCSEL两种结构各有分工:EEL为边发射,VCSEL为垂直腔面发射。从产业趋势看,VCSEL更有可能主导未来产业链——其制作工艺与主流半导体产业更为相近,而EEL需在晶圆形成后切割、处理侧面并镀膜,后道工序成本至少高出VCSEL一倍以上;同时VCSEL可通过堆叠激光器弥补过去功率偏低的短板。
在商业模式上,自研激光器(垂直整合)与外购方案的差异,本质上体现为对发射模块这一最大成本项的掌控力。垂直整合厂商可在成本控制与毛利空间上获得更大主动权,而外购方案则需与器件供应商分享这部分价值。1550nm方案因激光器单价更高,发射模块的价值量占比相应更大,对整机厂的成本压力也更显著。
探测器的匹配与未来趋势
探测器与激光光源相互匹配:因硅材料限制,SiPM(硅光电倍增管)只能探测1100nm以下波长的光子,对1550nm无能为力,后者只能采用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更有优势,缺点是易受强光干扰。
下一代FMCW技术若普及,可能重塑价值分配——FMCW目前广泛运用于光通信领域,所用光源恰为1550nm,具备产业链基础。届时1550nm方案或迎来更大机会,收发模块的价值集中度也可能进一步提升。
常见问题
905nm和1550nm哪个是当前主流?
905nm是当前主流。核心原因是性价比:905nm激光器基于砷化镓材料,供应链成熟、单颗成本低,而1550nm使用的磷化铟材料成本显著更高。在成本与效益优先的制造业逻辑下,905nm在可预见的未来仍将保持主流地位。
VCSEL为什么可能取代EEL?
VCSEL的制作工艺与主流半导体产业更相近,而后道工序成本比EEL至少低一倍以上;同时VCSEL可通过堆叠激光器弥补功率短板。基于这两点,华为、禾赛等厂商目前都以VCSEL路线为主。
1550nm方案的机会在哪里?
1550nm的优势在于探测距离与人眼安全,劣势是贵。其机会可能出现在测距逻辑从TOF转向FMCW之后——FMCW目前被广泛运用在光通信领域,所用的光源正是1550nm,具备现成的产业链基础。