车载光学激光器的集成度演进,核心是从分立器件走向阵列化、芯片化,而降本压力与半导体工艺兼容性是两大关键驱动力。在激光雷达的物料成本(BOM)中,发射模块价值量占比高达30%,如此高的成本权重直接倒逼产业链通过提升集成度来压缩单颗器件的封装与调试费用。目前行业格局呈现905nm 波长下 EEL 与 VCSEL 两种技术路线并行、且 VCSEL 被广泛看好为未来主导的态势。
从分立到集成的技术拐点
在 905nm 主流波长下,激光器主要分为 EEL(边发射激光器) 与 VCSEL(垂直腔面发射激光器) 两种结构。EEL 平行于衬底侧面发光,必须在晶圆形成后逐颗切割,并对侧面进行独立处理和镀膜,这使其后道工序成本显著偏高。而 VCSEL 垂直于衬底上表面发光,其制作工艺与主流半导体产业高度兼容,无需复杂的侧面加工,在后道工序成本上具备明显优势——这也是集成度提升的第一个关键拐点。
第二个拐点在于VCSEL 可通过堆叠激光器形成发射阵列,弥补了早期单颗器件功率较低的短板。这种“芯片级”的阵列化方案,将原本分散的多个分立器件整合为单一模组,大幅减少了人工调试环节。正因如此,华为、禾赛等厂商目前均以 VCSEL 路线为主,通过堆叠芯片构建发射模组,推动激光器从“零件组装”走向“芯片集成”。
波长路线与成本约束下的格局演变
| 维度 | 905nm | 1550nm |
|---|---|---|
| 产业基础 | 消费电子 | 光通信 |
| 核心材料 | 砷化镓(GaAs) | 磷化铟(InP) |
| 成本水平 | 较低 | 较高 |
| 当前地位 | 主流 | 特定场景 |
从波长维度看,905nm 凭借性价比优势在可预见的未来保持主流地位。1550nm 虽在探测距离和人眼安全方面更具优势,但其激光器使用磷化铟(InP)材料,成本远高于砷化镓(GaAs)。值得注意的是,1550nm 的机会点在于测距逻辑从 TOF 转向 FMCW 之后——FMCW 技术广泛运用在光通信领域,而该领域恰恰以 1550nm 光源为主,具备产业链迁移的基础。
集成度提升对行业格局的塑造,体现在竞争维度从“机械组装能力”转向“半导体工艺能力”。VCSEL 与主流半导体工艺的兼容性,使得具备芯片设计与晶圆制造能力的厂商获得结构性优势,而传统依赖人工调试的分立方案则面临更大的成本压力。
常见问题
VCSEL 一定会取代 EEL 吗?
从当前技术趋势看,VCSEL 更有可能主导未来产业链,主要因其工艺与主流半导体产业相近,且可通过堆叠弥补功率短板。但 EEL 仍在特定场景保有应用空间,技术路线的最终收敛还需结合量产成本与可靠性表现综合判断。
为什么 905nm 是当前主流而非 1550nm?
核心在于成本与效益的平衡。905nm 对应消费电子产业基础,材料成本更低;1550nm 虽性能更优,但磷化铟材料成本显著更高,在车规级量产中对整机 BOM 压力较大。905nm 的性价比优势使其在未来数年保持主流地位。
集成度提升如何影响激光雷达整机成本?
激光雷达 BOM 中发射模块价值量占比达 30%,是成本优化的重点环节。从分立 EEL 到 VCSEL 阵列的切换,减少了后道切割、镀膜及人工调试环节,符合制造业“成本与效益结合”的第一性原则,是行业降本的重要路径。