2022年,激光雷达在汽车行业迅速普及,国内厂商在这一领域取得了显著进展,但短期领先并不意味着长期优势。
硬科技早期投资机构的创始合伙人表示:“中国在制造业方面有良好的基础,并且人工成本优势明显。国内激光雷达供应商迅速崛起,抢占了市场先机。进入纯固态激光雷达阶段后,国内外供应商将进行更深入的技术较量。”
当前,车载激光雷达技术多样,半固态方案被认为是过渡产品,而固态激光雷达则被广泛看好。行业内正在探索“深度集成化芯片架构”的发展路径,借鉴已成熟的摄像头和毫米波雷达等传感器的经验。他们相信,激光雷达也会遵循这一原则,符合“车规+量产+成本+安全”的要求。
固态测距的挑战与突破
固态激光雷达的未来正在逐步实现。去年,多家企业相继发布了纯固态激光雷达的新产品,并预计将在2023年下半年实现量产。
禾赛、速腾等公司的固态补盲方案采用了类似Flash纯固态VCSEL+SPAD架构,利用成熟的CMOS工艺实现规模化生产,降低成本,且高集成度使其与车辆设计相融合,提升外观美观性。
然而,探测距离受限于30米左右,目前主要用于侧向补盲。未来,固态激光雷达需突破测距瓶颈,以实现前向探测。
飞芯电子CEO指出,探测距离受限的原因主要有两个方面。首先,传统Flash技术源于CMOS传感器,但CMOS与激光雷达有本质差异,激光雷达需要接收从物体反射回来的光,而传统Flash无法有效区分信号,造成灵敏度下降。其次,Flash成像方案在探测近远物体时,激光信号的能量分布不均,限制了测距能力。
因此,必须从基本原理上进行突破,寻找新的探测技术,以改善测距能力。
探测方式的多样性
尽管从探测机理中寻找解决方案是合理的,但具体采用何种探测方式尚无定论。在固态技术的框架下,Flash与OPA扫描方式各有优势和劣势。
全固态Flash系统具备简化设计和高可靠性,更易满足车规标准,但难以区分其他激光雷达信号。OPA则通过无机械元件实现光束扫描,具备快速扫描和易于控制视场的优势,但在材料和工艺上存在一定难度。
目前,固态激光雷达多采用ToF(飞行时间)技术,成熟度高、成本低,但容易受到干扰,且激光功率受到限制。FMCW通过调制频率的连续波进行测距,不仅能测量距离,还能直接获取目标的速度。
固态激光雷达的选择尚无定论,具体方案依赖于公司对市场的理解和技术积累。
飞芯电子选择了Flash+ToF的技术路线,考虑到生产成熟度和市场需求。他们认为,关键在于原理性的突破,设计出具有强抗干扰能力的Flash芯片。
飞芯电子团队成功解决了传统全固态Flash的抗干扰和测距问题,采用基于伪随机序列的技术,简化系统设计,确保可靠性。当前,他们的车载产品已进入客户试样阶段。
洛微科技则凭借硅光芯片研发经验,选择了OPA+FMCW技术。团队认为,芯片是激光雷达系统的最大成本,因此需要从第一性原理出发,综合考虑材料和工艺,以达到高集成度和高可靠性。
产业链成熟度与技术迭代
业内普遍关注固态激光雷达产业链是否存在“卡脖子”环节。飞芯电子和洛微科技均依赖成熟的产业链,减小供应链风险。
雷述宇指出,当前国内上游代工厂和下游光电模组厂家都非常成熟,主要挑战在于芯片设计。洛微科技的激光雷达设计紧密结合摄像头技术,确保快速进入量产。
尽管技术实现大规模应用面临挑战,但行业前景乐观。厂商们认为,当前的半固态方案只是过渡,固态方案将在2025年左右落地。在中国产业链的助力下,固态激光雷达有望超越国际竞争对手。
总结
虽然产业界对固态激光雷达的发展方向达成共识,但从芯片设计到系统集成仍面临诸多挑战。中国供应商在这些领域已布局并取得初步成果。业内人士指出,激光雷达与芯片行业的发展情况相似,未来的技术迭代将是关键。
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