在车载激光雷达的成本构成中,EEL(边发射激光器)与 VCSEL(垂直腔面发射激光器)在芯片制造与封装环节存在显著差异,VCSEL 凭借与主流半导体工艺兼容的特性,在后道工序成本上具有明显优势。以 905nm 波长的 GaAs 基激光器为例,VCSEL 的制造工艺更接近标准半导体流程,而 EEL 因侧面发光结构需在晶圆切割后额外进行侧面处理和镀膜,导致其后道工序成本至少高出 VCSEL 一倍以上。

芯片制造成本:工艺兼容性决定差距

在芯片制造前端,EEL 与 VCSEL 均基于 GaAs 衬底,但工艺复杂度不同。VCSEL 的工艺流程与主流半导体工艺完全兼容,可在晶圆级完成测试和筛选,大幅提升良率管理效率;而 EEL 需在切割后对每个芯片的侧面进行单独处理,增加了制造环节的耗时与成本。根据知名半导体研究机构的统计,EEL 的后道工序成本至少高出 VCSEL 一倍以上

封装成本:阵列化与单点耦合的差异

VCSEL 易于实现阵列化封装,可将多个发光单元集成在同一芯片上,通过堆叠激光器(多结 VCSEL)提升功率,封装成本随集成度提高而摊薄。相比之下,EEL 通常需要单独的光纤耦合或透镜对准,每个发光点需独立封装,人工调试和耦合成本更高。这一差异在车载激光雷达对多通道、高功率的需求下尤为突出。

激光器成本在激光雷达总成本中的占比

在激光雷达的物料成本(BOM)中,发射模块(激光器)占比约 30%,接收模块同样占比 30%,两者合计占整机成本的六成左右。随着 VCSEL 技术成熟和量产规模扩大,其成本有望进一步下降,从而推动车载激光雷达整体成本降低。

常见问题

VCSEL 相比 EEL 的核心成本优势体现在哪里?

VCSEL 的制造工艺与主流半导体工艺兼容,可在晶圆级完成测试,省去了 EEL 切割后对侧面进行单独处理和镀膜的后道工序,后道工序成本至少低一倍以上。同时,VCSEL 易于阵列化封装,减少了单点耦合的封装成本。

多结 VCSEL 如何影响成本?

多结 VCSEL 通过垂直堆叠多个发光层提升功率,在不显著增加芯片面积的前提下提高输出光强,有效摊薄了单颗芯片的封装和制造成本,使 VCSEL 在满足车载激光雷达高功率需求时仍保持成本竞争力。

905nm 与 1550nm 激光器的成本差异主要来自哪里?

1550nm 激光器需使用磷化铟(InP)衬底,而 905nm 激光器采用砷化镓(GaAs)衬底。InP 衬底成本显著高于 GaAs,且 InP 晶圆尺寸通常更小(如 4 英寸 vs GaAs 的 6 英寸),进一步推高了单位成本。因此 905nm 激光器在性价比上更具优势,是目前车载激光雷达的主流选择。

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