车载光学激光雷达的扫描方案演进,核心脉络是从机械旋转走向半固态、再迈向纯固态,而推动每次代际更替的关键,都是用更有限的收发通道覆盖更大视场(FOV)这一工程矛盾的解法升级。机械式、半固态、纯固态这三种形式,区别主要体现在扫描模块的实现方式上,而非测距原理本身。
扫描模块:代际演进的主战场
激光雷达的硬件可分为发射、扫描、接收三大模块,其中机械、半固态、纯固态的路线差异,主要发生在扫描模块。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覆盖要求。换言之,收发通道数量与视场覆盖范围之间的矛盾,正是推动扫描方案不断迭代的根本驱动力。
从价值量看,收发模块(激光器与探测器)在物料成本中占比最高,扫描模块并非成本大头,但它的形态直接决定了雷达的可靠性、体积与车规适应性,因此成为技术路线之争的焦点。
三条路线的关键拐点
机械式是早期主流形态,通过电机带动收发模块整体旋转实现大视场扫描,结构直观但机械部件多,车规可靠性与成本控制面临挑战。半固态方案(如MEMS微振镜、转镜)是过渡形态,用微米级振镜或旋转棱镜替代整体旋转,在保留一定扫描能力的同时大幅减少机械运动部件,成为前装量产的主流选择。纯固态则进一步取消机械扫描结构,通过激光器阵列或相控阵方式实现电子扫描,是产业公认的下一代方向。
| 方案类型 | 扫描实现方式 | 产业阶段 |
|---|---|---|
| 机械式 | 收发模块整体旋转 | 早期主导 |
| 半固态 | MEMS微振镜 / 转镜 | 前装量产主流 |
| 纯固态 | 电子扫描(阵列式等) | 量产前夜 |
常见问题
905nm 和 1550nm 光源如何影响扫描方案?
光源波长与扫描方案独立,但影响收发模块选型。905nm 因性价比优势是当前主流,对应 EEL 或 VCSEL 激光器与硅基探测器;1550nm 在探测距离和人眼安全上更有优势,但成本显著更高,其产业化机会更多与下一代 FMCW 测距技术绑定。
VCSEL 为何被视为激光器的未来趋势?
VCSEL(垂直腔面发射激光器)的制作工艺与主流半导体产业更兼容,后道工序成本更低,且可通过堆叠激光器弥补功率短板。相比之下,EEL(边发射激光器)需在晶圆形成后切割并处理侧面,后道成本明显更高。
纯固态方案距离大规模上车还有多远?
纯固态方案当前处于量产前夜。其核心价值在于彻底去除机械运动部件,提升可靠性与车规适应性,但电子扫描的视场与分辨率平衡、成本控制等工程问题仍在持续优化中,大规模普及节奏需以厂商后续发布及第三方实测为准。