车载光学收发模块是激光雷达中价值量最高的核心部件。根据一份对激光雷达BOM(物料清单)的分析,发射模块与接收模块各占成本的30%,合计占比高达60%,远超扫描模块及其他配件。其行业发展历程主要围绕技术路线的演变,关键拐点包括从机械式向固态化的转型、VCSEL(垂直腔面发射激光器)的工艺成熟以及905nm路线的确立。
技术路线演变与关键拐点
从机械式到固态化:扫描模块的革新带动收发模块降本
早期激光雷达以机械式为主,依赖复杂的旋转部件实现扫描,收发模块作为分立器件成本高昂。随着技术演进,行业转向混合固态(如MEMS微振镜、转镜)和纯固态(如Flash、OPA)方案。扫描模块的简化直接降低了对收发模块的精密装配要求,为收发模块的芯片化、集成化铺平了道路,从而推动整体成本下降。
905nm vs 1550nm:性价比优势确立主流路线
激光器波长是技术路线选择的核心。1550nm波长在探测距离和人眼安全上更具优势,但其激光器材料使用了磷化铟(InP),成本远高于905nm常用的砷化镓(GaAs)。相比之下,905nm凭借显著的性价比优势,成为当前市场的主流波长。这一路线的成熟是收发模块成本从数万美元级别降至数百美元级别的关键拐点,因为905nm激光器(尤其是VCSEL)可与主流半导体工艺兼容,实现大规模低成本制造。
VCSEL的崛起:工艺兼容性与多结堆叠技术
在905nm波长下,激光器主要有EEL(边发射激光器)和VCSEL两种结构。VCSEL的制作工艺与主流半导体工艺完全兼容,而EEL因侧面发光需要额外切割、处理和镀膜,后道工序成本至少高出VCSEL一倍以上。此外,VCSEL可通过堆叠激光器形成发射阵列来弥补功率不足的缺点,因此华为、禾赛等厂商均以VCSEL路线为主。
常见问题
收发模块的价值量为何最高?
激光雷达的测距原理(主流为ToF,下一代为FMCW)决定了发射和接收模块是必不可少的核心。根据BOM分析,发射模块和接收模块各占成本的30%,合计60%,价值量远超扫描模块(命名来源)及其他配件。
905nm与1550nm路线的核心区别是什么?
两者的核心区别在于成本和产业链基础。905nm因采用更便宜的砷化镓材料,且与消费电子产业链相通,性价比更高,是当前主流。1550nm在探测距离和人眼安全上更优,但需使用昂贵的磷化铟材料,成本至少高出数倍,其机会更多在于未来FMCW(调频连续波)技术的普及。
固态激光雷达如何降低收发模块成本?
固态化(如Flash、OPA)取消了机械式扫描部件,使收发模块可以像芯片一样被集成和批量制造。VCSEL工艺与主流半导体工艺兼容,能够通过晶圆级制造大幅降低单颗激光器的成本,同时SPAD(单光子雪崩二极管)等探测器阵列也实现了芯片化,从而推动收发模块整体成本下降。