激光雷达的产业链并非铁板一块,而是由发射、扫描、接收三大模块构成,各模块参与者众多、竞争格局分散。从车载光学视角看,这条产业链的上下游关系可以概括为:上游是提供激光器、探测器等核心器件的半导体与光学厂商,中游是进行系统集成与车规认证的整机厂,下游则是整车厂。其中,发射与接收模块因技术门槛高、价值量大,是产业链的价值核心,而扫描模块则决定了技术路线(机械、半固态、固态)的演进方向。
三大模块的上下游拆解
激光雷达的硬件拆解可分为发射、扫描、接收三大模块,其上下游关系如下:
| 模块 | 核心部件 | 上下游关系 |
|---|---|---|
| 发射模块 | 激光器(EEL/VCSEL)、驱动芯片 | 上游为半导体材料与芯片制造,下游对接整机厂的发射模组集成 |
| 扫描模块 | MEMS微镜、转镜、棱镜 | 上游为精密光学与MEMS代工,中游需与整机厂的光机结构深度耦合 |
| 接收模块 | SPAD、SiPM、APD探测器 | 上游为传感器芯片设计,下游需与发射模块的光路对准及算法标定 |
发射与接收模块的价值量最高,在激光雷达物料清单(BOM)中,发射模块与接收模块各占30%,明显高于扫描模块。这也解释了为何收发模块在二级市场更受关注——价值量高低直接导致了估值差异。
发射模块:波长与集成度的双线竞争
发射模块的核心是激光器,其技术路线主要围绕波长与集成程度两个维度展开。
从波长看,905nm与1550nm是产业选择的两大主流。905nm对应消费电子产业基础,性价比突出,是当前主流;1550nm在探测距离与人眼安全方面更有优势,但激光器材料使用磷化铟(InP),成本显著高于砷化镓(GaAs)。1550nm的机会或在测距逻辑从TOF转向FMCW之后——FMCW广泛运用在光通信领域,而该领域光源恰为1550nm,具备产业链基础。
从集成程度看,905nm波长下主要有EEL(边发射激光器)与VCSEL(垂直腔面发射器)两种结构。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相近,后道工序成本显著低于EEL,且可通过堆叠激光器弥补功率短板。
接收模块:与光源匹配的探测器选型
探测器需与激光器的光源相互匹配。由于硅材料限制,SiPM(硅光电倍增管)只能探测1100nm以下的光子,因此1550nm光源只能搭配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更有优势,其缺点是易受强光干扰。
常见问题
为什么激光雷达零部件竞争格局分散?
因为激光雷达虽是新兴产品,但为其供货的零部件公司大多早已存在,多源于消费电子、光通信等成熟产业。车规级零部件长期存在竞争格局过于分散的问题,各模块参与者众多、集中度低,尚未形成寡头格局。
扫描模块与收发模块在产业链中的角色有何不同?
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要求,机械、固态、半固态三种形式主要在扫描模块中体现。但从价值量看,收发模块明显高于扫描模块,发射与接收各占BOM的30%,是产业链的价值高地。
905nm与1550nm路线未来如何演变?
905nm凭借性价比优势,在未来较长时间内都将保持主流地位。1550nm虽性能更优但成本高昂,其机会或在FMCW技术成熟之后——该技术广泛运用在光通信领域,1550nm光源具备现成的产业链基础,届时或迎来发展窗口。