从车载光学视角看,激光雷达发射、扫描、接收三大模块的技术路线分化明显,各环节壁垒分别集中在芯片设计、光学工艺与车规可靠性上,其中发射与接收模块的价值量最高,各占物料成本的30%,是壁垒最集中的环节。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,这直接决定了产业链上不同环节的竞争焦点与投资逻辑。

发射模块:光源路线之争与芯片工艺壁垒

发射模块的核心壁垒在于激光器的芯片设计与制造工艺。当前主流波长是905nm,因其性价比优势在未来数年仍将保持主流地位;1550nm虽在探测距离和人眼安全方面更有优势,但因使用磷化铟(InP)材料,成本显著高于砷化镓(GaAs),其机会更多在测距逻辑从TOF转向FMCW之后。

在905nm波长下,存在EEL(边发射激光器)与VCSEL(垂直腔面发射激光器)两种结构路线。VCSEL更有可能主导未来产业链,原因有二:一是其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、处理侧面并镀膜,后道工序成本至少高出VCSEL一倍以上;二是VCSEL可通过堆叠激光器弥补过去功率较低的缺点。这一工艺差异构成了发射模块的核心壁垒——谁能把芯片做得更便宜、更可靠、更易量产,谁就占据主动。

扫描模块:机械、半固态与固态的工艺分水岭

扫描模块的作用是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这一模块中分化。扫描模块的壁垒更多体现在光学工艺与精密机械的整合能力上:机械式方案需要高精度旋转机构与光机对准,半固态方案(如转镜、棱镜)需要在有限空间内实现稳定的光学偏转,而纯固态方案则对光学相控阵等新型器件的工艺成熟度提出更高要求。

不过,尽管激光雷达以扫描模块命名,从价值量看收发模块明显更高——发射与接收模块各占物料成本的30%,而机械装置等其他配件合计仅占8%。这意味着扫描模块的竞争格局虽然分散,但其壁垒高度与价值贡献并不对等。

接收模块:探测器与光源的匹配壁垒

接收模块的壁垒在于探测器芯片的设计与光源波长的匹配。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,因此1550nm光源只能搭配APD(雪崩光二极管);而在905nm波长下,更敏感的SPAD(单光子雪崩光二极管)与SiPM更有优势,但二者均容易受强光干扰。

接收模块与发射模块在价值量上并列最高(各占30%),其壁垒核心在于芯片的灵敏度、抗干扰能力与车规级可靠性之间的平衡。探测器需要在高背景光环境下保持稳定探测,同时满足车规级温度范围与寿命要求,这对芯片设计与封装工艺提出了较高门槛。

常见问题

竞争格局分散是否意味着壁垒低?

竞争格局分散并不等于壁垒低,更可能反映技术路线仍在演进中。车规级零部件行业历来存在竞争格局过于分散的问题,而激光雷达本身仍处于从TOF向FMCW过渡、从机械式向固态式演进的过程中,各路线尚未收敛,因此参与者众多。壁垒的高低应看具体环节:收发模块的芯片设计与光学工艺壁垒较高,而扫描模块的机械整合壁垒相对分散。

905nm与1550nm路线未来如何演变?

905nm凭借性价比优势在未来数年仍将保持主流地位,其产业链基础来自消费电子领域;1550nm的优势在探测距离与人眼安全,但受限于磷化铟材料的高成本。1550nm的机会窗口在于测距逻辑从TOF转向FMCW之后——FMCW目前广泛运用于光通信领域,而该领域恰恰以1550nm光源为主,具备产业链基础。

各环节壁垒高度如何综合评估?

发射与接收模块的壁垒最高,扫描模块次之。发射模块的壁垒在于激光器芯片的工艺路线选择(EEL与VCSEL的成本差异)与功率密度提升;接收模块的壁垒在于探测器芯片的灵敏度与抗干扰设计;扫描模块的壁垒则更多体现在光学工艺与精密机械整合上。从价值量看,发射与接收各占物料成本的30%,是产业链中价值最集中的环节。