“激光雷达”未来发展趋势在哪里？
发布时间：
2023-05-29
激光雷达产业链介绍
激光雷达产业的上游为激光器、芯片等零部件厂商，中游为激光雷达集成供应商，下游为激光雷达各大应用场景。
激光雷达上游产业从雷达模块分为四类：发射系统、扫描系统、接收系统和控制系统，主要包括激光器和探测器、FPGA芯片、模拟芯片供应商，以及光学部件生产和加工商。其中发射系统的EEL、VCSEL两种光源多用于Flash技术，光纤激光器（1550nm）多用于OPA技术。
激光雷达产业链下游应用丰富，涵盖无人驾驶(L4&L5)、高级辅助驾驶（L2&L3）、服务机器人和路网监控这四大应用领域，根据雷达扫描距离的不同还可以细分出更多应用领域。
当前激光雷达市场已有众多参与方，各家的研究方向、技术路线都存在着差异，因此对激光雷达的种类划分也需明确充分。激光雷达可根据探测方式、扫描方式和激光波长的不同进行分类；按照扫描方式划分，最常用的雷达包括机械式、MEMS、全固态雷达。
激光雷达技术发展趋势
激光雷达扫描系统目前技术上主要分为四大类：机械式激光雷达、MEMS、Flash和OPA雷达。其中机械式激光雷达本身含有大量机械部件，从而导致成体积大、成本高、高价格，不适用于民用设施；MEMS相较于机械式体积做了很大改善，结构简单价格也相对便宜，但是由于本身还是含有部分机械，从而导致装配复杂、寿命短、扫描角度受限等；基于Flash和OPA技术的雷达系统相比前两者，不含任何机械部件，均为全固态激光雷达，但Flash的扫描方式为面扫，这也就导致Flash激光雷达功率密度较低、探测距离短，因此Flash通常不能当主传感器，只能当作辅助传感器来使用；对比之下OPA激光雷达的优势就很明显，总结为四点：全固态、成本低、尺寸小、灵活性强。
激光雷达的最终发展方向必然走向固态化，业内公认的激光雷达最终方案为OPA+FMCW，因此OPA技术的突破对整个激光雷达行业将产生颠覆性影响。
替换词OPA技术优势与可合作交流的单位
OPA技术最先在国外开始研究，Quanergy、Ibeo，Velodyne和Ouster等国外知名雷达厂商均采用TO或者EO光束相位调制法，此两种方法一要芯片考虑散热问题、二要考虑量产时工艺问题如何解决。替换词科技采用独特技术路线，该方法对比前两种具有器件成本低、响应速度快等优点，且无需考虑散热问题，因此非常适合大规模量产。一直以来，OPA激光雷达进展缓慢的一个重要原因是旁瓣效应难以解决，替换词团队多年来自主研发创新，发明了一种可实现超低旁瓣电平的新技术，对于旁瓣电平的抑制效果非常显著。在研发过程中，替换词团队积累的大量专利技术，包括硅基超低损耗集成光波导制造工艺、新型光子移相结构的设计和光源-芯片耦合技术等。当前替换词2D OPA芯片已完成小量试制，近场测试、远场扫描结果均符合设计指标，后续量产工艺正在逐步优化，同时替换词3D OPA芯片工艺也在同步开发，预计今年年底完成3D产品的研制。
图1 替换词2D OPA芯片远场扫描得到的字母“Y”图像
图2 替换词2D OPA芯片远场扫描得到的字母“Z”图像
我们的产品定位是硅基光子芯片，作为搭载在激光雷达上的核心部件(固态扫描)，替换词OPA硅光芯片市场化可为激光雷达行业的发展注入新动能，推动激光雷达产品去机械部件，实现数字化、智能化、全自动固态扫描，在提高扫描效率和综合性能的同时，可最大限度降低能耗和成本。目前公司正在加速推动产品市场化，我们期待与开展FMCW技术、光纤激光器、激光雷达整机研发的相关单位以及上游半导体供应商深入交流合作，同时也欢迎与各级同行交流学习，共同推进激光雷达产业的发展。