隨著中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，基于VCSEL光發(fā)射模組的車載激光雷達(dá)技術(shù)在過去三年里實現(xiàn)了真正的量產(chǎn)落地和普及。數(shù)年前曾經(jīng)售價上萬美元的高線數(shù)激光雷達(dá)，如今已經(jīng)降本到200美元以下，成本下探、規(guī)模效應(yīng)和應(yīng)用場景多元化使得其價格已進(jìn)入車企可接受區(qū)間。中國激光雷達(dá)制造商的出貨量已占據(jù)全球約90%的市場份額，中國企業(yè)與市場正引領(lǐng)全球激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。2026年，中國電動汽車產(chǎn)業(yè)正邁向滲透率40%-50%的成熟階段，車載激光雷達(dá)也迎來固態(tài)化量產(chǎn)與規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵之年。二者深度融合，共同推動汽車產(chǎn)業(yè)向智能化、電動化方向加速轉(zhuǎn)型。

圖1  2022-2030年激光雷達(dá)單價預(yù)測

圖2  2024-2030激光雷達(dá)搭載量預(yù)測

事實上，多結(jié)VCSEL陣列芯片是激光雷達(dá)實現(xiàn)快速普及的最大功臣，當(dāng)前激光雷達(dá)的高線數(shù)、高分辨率、全固態(tài)化、成本普惠化等趨勢都離不開VCSEL的底層技術(shù)突破，不同工作距離的激光雷達(dá)對光源的要求也不盡相同。

本次上海慕尼黑光博會展會上，長光華芯展示了基于全自主IDM平臺的完整VCSEL芯片產(chǎn)品矩陣，包括高功率點光斑VCSEL、高效率線光斑VCSEL、高性價比1D可尋址VCSEL，以及重點推出的高功率高亮度2D可尋址VCSEL等，全面賦能激光雷達(dá)在2026年的大規(guī)模放量。

針對點光斑VCSEL系列產(chǎn)品，長光華芯推出高性價比設(shè)計方案，功率覆蓋10W-100W，支持MHz量級高重復(fù)頻率工作，批量應(yīng)用于割草機(jī)、無人車、智能機(jī)器人等海量消費級應(yīng)用場景。

針對線光斑VCSEL系列產(chǎn)品，當(dāng)前已突破12結(jié)外延設(shè)計和工藝難題，功率、效率、亮度持續(xù)全面升級，單芯片在功率300W保持38%以上的電光效率，滿足L3級自動駕駛對激光雷達(dá)長距離、高精度、高可靠等要求。

圖4  長光華芯線光斑VCSEL功率效率特性

針對全固態(tài)激光雷達(dá)市場需求，長光華芯的1D 可尋址VCSEL陣列起步即采用8J-940nm外延平臺，已量產(chǎn)實現(xiàn)單通道輸出功率100W-200W和均勻的近場光斑；獨特的器件設(shè)計還可實現(xiàn)接近平頂?shù)膱A形或矩形對稱光斑，大幅降低雷達(dá)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計和調(diào)校難度，使能高性價比全固態(tài)激光雷達(dá)。

針對業(yè)內(nèi)最為關(guān)注的2D可尋址VCSEL陣列，長光華芯也已實現(xiàn)了低漏電率、高均勻性、自動批量篩選和老化測試等量產(chǎn)階段驗證，單通道功率從40W提升到100W，支持MHz量級的高重頻和-20℃到+125℃的超寬工作溫區(qū)。

基于全棧自主的器件設(shè)計、外延生長、芯片加工、測試分選等流程管控，長光華芯已成為目前國內(nèi)唯一的2D可尋址VCSEL量產(chǎn)IDM平臺，可快速定制指定尺寸和通道數(shù)規(guī)格，助力全球高精度、高線數(shù)全固態(tài)激光雷達(dá)量產(chǎn)落地。

圖5  長光華芯VCSEL芯片產(chǎn)品路線圖：1D和2D可尋址VCSEL

圖6  激光功率隨溫度的變化特性

長光華芯車規(guī)級VCSEL具備超寬的工作溫區(qū)，-20℃到+125℃功率波動不超過25%。

圖7  VCSEL激光器的遠(yuǎn)場光斑分布

長光華芯建立了專有的光學(xué)模式調(diào)控模型，可靈活實現(xiàn)平頂分布的小角度圓形光斑或者矩形光斑，完美匹配激光雷達(dá)光學(xué)設(shè)計要求，提高激光雷達(dá)裝調(diào)容差和組裝效率。

長光華芯已建成全棧自主的2D可尋址VCSEL量產(chǎn)IDM平臺并順利通過AEC-Q102認(rèn)證。

長光華芯是一家IDM模式的半導(dǎo)體激光芯片公司，擁有從芯片設(shè)計、外延生長、晶圓制造到封裝測試的完整自主工藝平臺和量產(chǎn)線，實現(xiàn)了對核心工藝與生產(chǎn)流程的全鏈條把控，這種模式確保了技術(shù)快速迭代、產(chǎn)品性能一致性與高品質(zhì)交付能力，是公司能夠持續(xù)推出具有競爭力產(chǎn)品的堅實基礎(chǔ)。

基于IDM模式，我們在激光雷達(dá)領(lǐng)域可提供定制化與標(biāo)準(zhǔn)化兼?zhèn)涞娜盗挟a(chǎn)品，為客戶提供高效、穩(wěn)定、可靠的全系列產(chǎn)品解決方案。