车载光学激光雷达的扫描模块,其核心价值并不在“扫描”本身,而在于用有限的收发通道覆盖尽可能广的视场角。从产业链现状看,国产替代已率先在部分光学元件与结构件环节取得突破,但在高端激光芯片(如用于1550nm路线的磷化铟激光器)等环节仍高度依赖进口,整体呈现“两端薄弱、中间突围”的格局。收发模块合计占激光雷达物料成本的比例最高(各占30%),是国产化攻坚的主战场。
核心器件国产化进展盘点
激光雷达硬件可分为发射、扫描、接收三大模块。当前国产化进程在不同器件上差异显著,具体如下:
| 器件类别 | 技术路线 | 国产化现状 |
|---|---|---|
| 激光器(发射) | 905nm EEL/VCSEL | 国内厂商已布局,VCSEL工艺与主流半导体兼容,具备追赶基础 |
| 激光器(发射) | 1550nm 磷化铟(InP) | 仍依赖进口,衬底材料成本显著高于砷化镓路线 |
| 探测器(接收) | SiPM/SPAD(适配905nm) | 部分国产厂商送样验证中,高端产品仍以进口为主 |
| 探测器(接收) | APD(适配1550nm) | 受限于材料体系,国产化进度相对滞后 |
| 扫描部件 | MEMS微镜/转镜 | 国内已有厂商实现量产导入 |
从技术趋势看,905nm波长凭借性价比优势在未来数年仍将是主流,这为国内砷化镓(GaAs)基激光器产业链提供了替代窗口。而VCSEL(垂直腔面发射激光器)因制作工艺与主流半导体产业相近,且可通过堆叠激光器弥补功率短板,被产业界视为更具主导潜力的方向,华为、禾赛等厂商均已布局该路线。
已突破与仍受限的环节
已实现突破的环节主要集中在产业链中游的模组与光学部件。国内厂商在激光雷达发射模组集成、VCSEL芯片设计及封装环节已具备较强竞争力,部分光学镜片、滤光片等无源器件已基本实现本土供应。此外,905nm路线的EEL激光器芯片,国内已有厂商通过送样验证进入量产导入阶段。
仍依赖进口的短板集中于高端激光芯片与材料端。1550nm激光器使用的磷化铟(InP)衬底及外延工艺,其成本远高于砷化镓路线(即便以4英寸InP对比6英寸GaAs,前者在衬底与外延环节的成本占比仍明显偏高),该环节的技术壁垒和材料门槛使得国产替代进度相对缓慢。此外,适配1550nm的APD探测器,以及高性能模拟前端芯片,目前仍以海外供应为主。
常见问题
国产激光雷达核心器件的替代节奏如何判断?
替代节奏遵循“由易到难”的路径:光学元件与结构件已完成突破,905nm激光器芯片正处于送样验证至小批量导入阶段,而1550nm磷化铟激光器与高端探测器芯片的替代仍需较长时间。车规级验证周期长、可靠性要求高,是影响替代速度的关键变量。
VCSEL为何被视为更具国产替代潜力的方向?
VCSEL的制作工艺与主流半导体产业更为相近,无需像EEL那样在晶圆形成后进行切割、侧面处理与镀膜,后道工序成本显著更低。同时VCSEL可通过堆叠激光器形成发射阵列来弥补功率短板,工艺兼容性与成本优势使其更易在国内成熟的半导体代工体系中实现自主生产。
905nm与1550nm路线对国产替代有何不同影响?
905nm路线基于砷化镓材料体系,与消费电子产业基础相通,国内供应链配套相对完善,是当前国产替代机会最大的窗口。1550nm路线虽在探测距离与人眼安全方面更具优势,但受限于磷化铟材料成本高企及光通信产业基础,其国产化进程将更为漫长,短期内仍以海外供应商为主。