车载光学行业经历的关键拐点,并不在于整机形态从机械式转向固态的命名变化,而在于每一次技术路线切换对发射、扫描、接收三大模块内部核心器件的重新洗牌。车规级零部件竞争格局的分散,正是历次技术切换的直接结果:905nm 与 1550nm 波长的路线分化、EEL 向 VCSEL 的结构演进、探测器从 APD 向 SPAD/SiPM 的敏感度升级,每一步都重塑了上游供应商的竞争面貌。
三大模块的分工与价值量
激光雷达以扫描模块命名,但收发模块的价值量明显高于扫描模块。在激光雷达物料成本(BOM)中,发射模块与接收模块各占 30%,而机械装置等其他配件仅占 8%。发射与接收模块价值量更高,因此二级市场上更受关注。扫描模块的作用是“打辅助”——用有限的收发通道满足尽可能广的视场角覆盖,机械、半固态、纯固态的形态差异也主要发生在此模块。
关键拐点一:905nm 与 1550nm 的波长之争
波长选择是第一个决定性拐点。905nm 与 1550nm 是两条具备产业基础的波长:905nm 对应消费电子产业,1550nm 则源自光通信领域。1550nm 在探测距离和人眼安全角度更有优势,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)。905nm 凭借性价比优势,在可预见的未来仍将保持主流地位。而 1550nm 的机会,将出现在测距逻辑从 TOF 切换为 FMCW 之后——FMCW 在光通信领域已有广泛运用,而该领域的光源恰恰是 1550nm,具备产业链基础。
关键拐点二:EEL 向 VCSEL 的结构演进
在 905nm 波长下,激光器主要有两种结构:EEL(边发射激光器)与 VCSEL(垂直腔面发射器)。VCSEL 更有可能主导未来的产业链,原因有二:其一,VCSEL 的制作工艺与主流半导体产业更为相近,而 EEL 因侧面发光,需在晶圆形成后切割并处理侧面镀膜,后道工序成本至少高出 VCSEL 一倍以上;其二,VCSEL 可通过堆叠激光器弥补过去功率较低的缺点。目前华为、禾赛等厂商均以 VCSEL 路线为主。
关键拐点三:探测器与光源的匹配升级
探测器与光源相互匹配。由于硅材料限制,SiPM(硅光电倍增管)只能探测 1100nm 以下波长的光子,对 1550nm 光源无能为力,因此 1550nm 路线只能搭配 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)与 SiPM 明显更有优势,但二者的缺点是容易受到强光干扰。
常见问题
为什么说竞争格局分散是结果而非原因?
因为每次技术路线切换都会重塑上游供应商格局。波长路线分化、激光器结构从 EEL 转向 VCSEL、探测器从 APD 转向 SPAD/SiPM,每一轮切换都引入了新的技术玩家,也淘汰了未能跟上的旧供应商。三大模块分散格局的形成,与历次技术路线切换直接相关。
TOF 与 FMCW 的区别是什么?
TOF(飞行时间法)是目前主流的测距原理,依据激光来回的时间判断目标距离;FMCW(调频连续波)是下一代技术,通过回波的频率差计算距离,不太容易被外界环境(如极端天气)干扰。FMCW 的普及还将为 1550nm 波长带来产业链基础优势。
VCSEL 相比 EEL 的核心优势在哪里?
两点:一是工艺兼容性,VCSEL 的制作工艺与主流半导体产业更相近,后道工序成本显著低于 EEL;二是功率可扩展性,VCSEL 可以通过堆叠激光器形成发射阵列,弥补早期功率较低的短板。这两点共同推动了 VCSEL 成为主流技术趋势。