华为激光雷达专题研究报告：巨龙入海，天眼初开( 五 )

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延展上游 VCSEL+SPAD 技术，夯实长期能力
激光雷达系统主要包含三部分：发射模块、扫描模块、接收模块。从激光雷达的工作来看，其系统可拆分成三大部分：1）发射模块：激励源周期性地驱动激光器，发射激光脉冲，激光调制器通过光束控制器控制发射激光的方向和线数，最后通过发射光学系统，将激光发射至目标物体；2）扫描模块：以稳定的转速旋转起来，实现对所在平面的扫描，并产生实时的平面图信息；3）接收模块：经接收光学系统，光电探测器接受目标物体反射回来的激光，产生接收信号。
当下机械式激光雷达方案存在零部件多、生产成本高、可靠性低等问题。大部分机械激光雷达产品采用分立器件，即发射端使用边发射激光器（Edge Emitting Laser ， EEL） +多通道驱动器+905nm 波长激光，接收端使用线性雪崩二极管探测器（AvalanchePhoto Diode ， APD）+多通道跨阻放大器（Trans-Impedance Amplifier ， TIA）、扫描系统采用机械旋转结构的方案，存在零部件多、生产成本高、可靠性低等问题。
发射端与接收端相辅相成
相比于机械激光雷达，固态激光雷达可有效降低生产成本和量产难度，除对扫描系统进行固态化升级外，发射端和接收端的固态化升级同样至关重要。固态化即芯片化，可将数百个分立器件集成于一颗芯片，在降低物料成本的同时，省去了对每一个激光器进行独立光学装调的人力成本。此外，器件数量的减少，可以显著降低因单一器件失效而导致系统失效的概率，提升了可靠性。发射端围绕降本提效进行升级改进，而接收端则围绕发射端进行配置，两者相辅相成。

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发射模组：以 VCSEL 替代 EEL ，提高发射端固态化程度，降低生产成本。边发射激光器（Edge Emitting Laser ， EEL）作为探测光源具有高发光功率密度的优势，但 EEL 激光器发光面位于半导体晶圆的侧面，只能通过单颗一一贴装的方式和电路板整合，而且每颗激光器需要使用分立的光学器件进行光束发散角的压缩和独立手工装调，极大地依赖产线工人的手工装调技术，生产成本高且一致性难以保障。此外， EEL 发射出的光斑为椭圆形，需要进行光斑整形，进一步增加了整体成本。
垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser ， VCSEL）其发光面与半导体晶圆平行，具有面上发光的特性，其所形成的激光器阵列易于与平面化的电路芯片键合，在精度层面由半导体加工设备保障，无需再进行每个激光器的单独装调，且易于和面上工艺的硅材料微型透镜进行整合，提升光束质量。