激光雷达国产替代的推进并非齐头并进:发射、扫描、接收三大模块格局均较分散,替代机会分散但难度各异,其中壁垒最高、国产化难度最大的环节集中在发射与接收模块的核心芯片与高端光学元件上。车载光学产业链在整机层面已具备较强竞争力,但向上游核心器件延伸时,高端发射芯片与接收芯片仍是最主要的替代瓶颈。

三大模块的国产化现状与替代难度

激光雷达零部件主要分为发射、扫描、接收三个模块。从价值量看,发射模块与接收模块各占激光雷达物料成本的30%,显著高于扫描模块,价值量高低直接决定了这两个环节的替代含金量。

模块价值量占比国产化主要看点替代难度
发射模块30%激光器波长路线(905nm/1550nm)与集成结构(EEL/VCSEL)较高,涉及芯片设计与材料工艺
扫描模块较低机械、固态、半固态多种技术路线并行相对分散,路线尚未收敛
接收模块30%SPAD、SiPM、APD 等探测器与光源匹配较高,受材料体系制约

发射模块:波长路线与集成结构决定替代路径

发射模块的国产化难点首先在于激光器的材料体系。主流905nm波长对应消费电子产业基础,成本优势明显,在未来数年内仍将保持主流地位;而1550nm波长在探测距离和人眼安全方面更有优势,但其激光器使用磷化铟(InP)材料,成本显著高于905nm常用的砷化镓(GaAs)体系。这意味着1550nm路线在成本端的国产化突破难度更大。

从集成结构看,VCSEL(垂直腔面发射激光器)更有可能主导未来的产业链。一方面,VCSEL的制作工艺与主流半导体产业更为相近;另一方面,VCSEL可以通过堆叠激光器弥补过去功率较低的短板。相较之下,EEL(边发射激光器)因侧面发光特性,需在晶圆形成后进行切割、侧面处理和镀膜,后道工序成本明显更高。这一趋势为国内厂商在发射模块的国产替代提供了相对清晰的技术路径。

接收模块:材料体系与光源波长深度绑定

接收模块的国产化受制于探测器与光源的匹配关系。由于硅材料的限制,SiPM(硅光电倍增管)只能探测1100nm以下波长的光子,因此对1550nm光源无能为力,该波段只能采用APD(雪崩光二极管)。而在主流的905nm波长下,更为敏感的SPAD(单光子雪崩光二极管)与SiPM更具优势,但二者容易受到强光干扰。

这种“光源波长—探测器类型”的绑定关系,意味着接收模块的替代进程与发射模块的技术路线选择深度耦合。在905nm主流路线下,SPAD与SiPM的国产化进展直接决定接收模块的自主可控程度;而向1550nm/FMCW路线切换时,APD及配套产业链则成为新的替代焦点。

常见问题

三大模块中哪个环节的国产化率最低?

官方资料未给出各环节国产化率的具体数值。从技术壁垒与材料约束看,发射模块的高端激光器芯片与接收模块的探测器芯片是替代难度最大的环节——前者受制于磷化铟等材料成本与工艺积累,后者则与光源波长深度绑定,且对灵敏度、抗干扰能力要求较高。

扫描模块的替代难度是否低于收发模块?

从价值量看,扫描模块占比低于发射和接收模块,且机械、固态、半固态多种技术路线并行,竞争格局更为分散。但扫描模块的难点在于用有限的收发通道满足尽可能广的视场角覆盖,不同技术路线(如MEMS、转镜等)的成熟度差异较大,替代难度需分路线评估。

905nm与1550nm路线对国产替代有何影响?

905nm凭借性价比优势在可预见时期内保持主流地位,其产业链与消费电子、半导体工艺兼容性较好,国产替代的产业基础相对扎实;1550nm路线在探测距离与人眼安全方面更优,但材料成本高企,且FMCW测距逻辑下的产业链基础尚在构建中,替代进程更多取决于下一代技术切换节奏。