车载光学激光雷达的成本差异,核心在于905nm与1550nm两种波长方案在光源和探测器上的根本性不同。总体而言,1550nm方案的物料成本显著高于905nm方案,其核心原因是产业链基础与材料成本的差异;而905nm方案凭借性价比优势,是当前行业的主流选择。
波长选择:稀缺性决定成本起点
激光雷达的波长选择并非随意,需要同时满足“不易被大气吸收”和“不与可见光混淆”两个条件。符合这两点的波长全球仅有四条,而其中具备产业基础的只有905nm和1550nm——前者对应成熟的消费电子产业链,后者来自光通信领域。这种稀缺性直接决定了上游器件的供应格局与定价权,是两种方案成本差异的根源。
从材料端看,1550nm激光器需要使用磷化铟(InP)材料,而905nm方案采用更常见的砷化镓(GaAs)。以官方对比数据为例,4英寸磷化铟EEL(DFB)激光器在衬底、外延、前后道工序上的成本均高于6英寸砷化镓VCSEL或EEL,且该对比还是在磷化铟晶圆尺寸更小的情况下得出的——若同为相同尺寸,两者成本差距将更加显著。
905nm与1550nm的成本结构拆解
两种方案的成本构成差异,主要体现在激光器与探测器两大核心模块。在激光雷达的物料清单(BOM)中,发射模块与接收模块各占约30%的成本,是价值量最高的部分,因此光源与探测器的选型直接决定整机成本基线。
| 对比维度 | 905nm方案 | 1550nm方案 |
|---|---|---|
| 光源材料 | 砷化镓(GaAs),产业成熟 | 磷化铟(InP),成本高昂 |
| 激光器类型 | EEL / VCSEL | 光纤激光器(光通信产业链) |
| 探测器 | SiPM / SPAD(硅基,灵敏度高) | APD(雪崩光电二极管,因硅材料无法探测1100nm以上波长) |
| 成本水平 | 相对较低 | 显著更高 |
在905nm方案内部,激光器结构也存在成本差异。目前主流有EEL(边发射激光器)与VCSEL(垂直腔面发射激光器)两种结构。按知名半导体研究机构Yole的统计,EEL在后道工序的成本至少高出VCSEL一倍以上,因为EEL侧面发光的特性需要在晶圆形成后额外进行切割、侧面处理与镀膜;而VCSEL的制造工艺与主流半导体产业高度兼容,还可通过堆叠激光器弥补功率短板,因此被华为、禾赛等厂商采用,更具主导未来产业链的趋势。
主流与降本路径
905nm凭借性价比优势,在未来数年仍将保持主流地位。其降本路径主要依托消费电子产业链的规模效应,以及VCSEL结构对半导体工艺的兼容性带来的制造成本优化。1550nm方案虽然在探测距离和人眼安全方面更具优势,但受限于磷化铟材料的昂贵成本,当前更多被视为下一代FMCW(调频连续波)测距技术路线的机会——FMCW在光通信领域已有广泛产业链基础,而该领域光源恰恰以1550nm为主。
常见问题
为什么1550nm方案比905nm贵这么多?
核心在于材料与产业链。1550nm激光器使用的磷化铟(InP)材料比905nm常用的砷化镓(GaAs)贵出很多,且其产业链来自光通信领域,缺乏消费电子那样的规模化成本摊薄效应。此外,1550nm的探测器无法使用硅基的SiPM/SPAD,必须采用成本更高的APD。
905nm方案中EEL和VCSEL哪个更有成本优势?
VCSEL更具成本优势。据Yole统计,EEL因侧面发光需在晶圆成型后额外切割、处理侧面并镀膜,后道工序成本至少高出VCSEL一倍以上。同时VCSEL工艺与主流半导体产业兼容,并可通过堆叠提升功率,因此被华为、禾赛等厂商采用。
1550nm方案未来有降本机会吗?
机会主要在测距逻辑从TOF转向FMCW之后。FMCW技术目前被广泛运用于光通信领域,而该领域使用的光源正是1550nm,具备产业链基础。届时1550nm有望借助光通信的产业规模实现成本优化,但当前其成本仍显著高于905nm方案。