CES-半導體技術助力固態激光感測器

如果說去年的 CES奠定了激光雷達的固態化，那麼CES2018激光雷達的固態化已經成為共識並且勢在必行。今年的大趨勢是半導體技術正在快速助力激光雷達走向低成本化固態化。並且相關技術正在迅速接近量產，在越來越高的自動駕駛等級上得以應用。隨著小星一起來看一下吧。

激光雷達固態化為什麼對自動駕駛那麼重要

↑安波福APTIV自動駕駛概念車在CES2018展出（來自APTIV）

首先我們以安波福APTIV (原德爾福已更名成安波福)在CES2018展出自動駕駛概念車為例。如果要實現Level5的全自動駕駛級別。全車將需要配備眾多的感測器進行多感測器的融合，來高精度的感知車輛周圍的狀況。其中感測器種類就包括攝像頭、毫米波雷達、激光雷達和輔助感測器（GPS高精度定位和車車通訊天線等）。如安波福APTIV自動駕駛系統感測器架構圖所示，各種激光雷達LIDAR的用量就達到了8個之多。因此全自動駕駛走向量產前提條件就是激光雷達的低成本化固態化。

↑安波福APTIV自動駕駛系統感測器架構圖（來自APTIV）

半導體技術創新支持多激光雷達架構

留心的朋友一定發現了CES2018的創新獎其中就出現了Leddar Tech相關激光雷達處理晶元LCA2的身影。半導體技術正在快速助力激光雷達感測器的固態化。

與之前的自動駕駛系統感測器架構圖對應，Leddar Tech提出了多固態激光雷達感測器架構。其可以提供250m長感測距離，高精度（0.25度）及寬視角（140度）的性能。可在不同等級的應用中實現主被動安全ADAS高級駕駛輔助功能、感測器融合、感測器冗餘或者是全自動駕駛中360度點雲圖繪製功能。

↑多固態激光雷達感測器架構（來自Leddar Tech）

據Leddar Tech的市場統計，由於汽車應用的高性能高可靠性要求，汽車級激光雷達感測器供應商並不多。主流的幾大玩家包括為大家熟知的高性能激光掃描儀供應商VELODYNE。其最早進入自動駕駛汽車應用，由谷歌無人車項目得到成功應用而充分驗證了其高性能。但其成本也因超過7萬美金而成為自動駕駛車輛走向量產的一大障礙。而來自大陸汽車的固態快閃激光雷達方案，由於其低成本和高可靠性已經在ADAS駕駛輔助系統中得到了成功應用。比如沃爾沃車型中的城市安全City Safety自動緊急剎車功能就由該感測器實現。但其缺點也是非常明顯的

↑汽車級激光雷達感測器市場方案比較（來自Leddar Tech）

而新興的兩大固態激光雷達供應商就是法雷奧SCALA和QUANERGY。法雷奧SCALA與IBEO聯合開發的半固態低成本激光雷達已經在奧迪A8車型中得到成功應用並走向量產。其可以支持Level3級別的自動駕駛。QUANERGY的全固態激光雷達方案則是去年CES創新獎得主。其性能可支持更高級別的自動駕駛。而需要進一步的提升集成度的話，Leddar Tech認為其基於半導體專用晶元的方案能夠藉助高度集成高度定製的特點更快商業化。

↑QUANERGY（上）與Leddar Tech（下）激光雷達方案比較（來自CES）

可以看到QUANERGY使用OPA的架構，通過溫度控制光束的相位從而進行激光發射光束掃描。而Leddar Tech則使用半導體微機械MEMS技術，直接控制激光發射光束的角度。其集成度進一步大幅提升。

固態激光雷達推進需要業界的通力合作

固態激光雷達方案關鍵部件包括接收整列、發射整列和微機械MEMS掃描微鏡頭組。而這些關鍵部件都在半導體技術的幫助下高速提高集成度。

↑固態激光雷達方案關鍵部件（來自福特汽車）

圖中來自福特汽車的例子，由上至下分別是由Hamamatsu提供的激光接收整列，由TriLumina提供的激光發射整列和由Innoluce（現已為英飛凌半導體所收購。）提供的微機械MEMS掃描微鏡頭組。無獨有偶的他們都是用硬幣來體現其集成水平。

同樣來自CES，TriLumina與ADI半導體聯合展示了其集成激光發射整列產品。整個樣品還是只有指尖的大小，卻能夠發送更強的功率和更精準的脈衝。這種半導體業界的強強聯合將成為大勢所趨。

↑TriLumina與ADI半導體聯合展示激光發射整列（來自CES）

那麼這些關鍵組建如何組合在一起進行激光雷達信號採集呢？大家可以看看如下的視頻。其中光學信號的控制和相應的採集處理就由Leddar CORE集成晶元完成。

高集成度使整車集成更簡單

如上提到，全自動駕駛車型需要多達8個的激光雷達。為了造型的考慮，多個激光雷達需要能夠很好的和車身進行融合。Leddar Tech就嘗試了將相應的激光雷達感測器與車輛燈具相結合。由於其高集成度，激光雷達感測器可以很容易的和前燈或後燈模組融合在一起。

↑固態激光雷達感測器與前燈模組融合（來自Leddar Tech）

↑固態激光雷達感測器與後燈模組融合（來自Leddar Tech）

綜上所述，多激光雷達感測器架構在全自動駕駛汽車上越來越被認同。該架構給激光雷達感測器的低成本化和固態化提出了更高的要求。因此固態激光雷達推進需要業界的通力合作。半導體業界的強強聯合將成為大勢所趨，並通過半導體技術快速提高激光雷達感測器的集成度。高集成度同時使得整車集成激光雷達感測器更簡單，從而更容易走向量產。

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