電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）說到今年汽車行業(yè)的熱點(diǎn)話題，車載激光雷達(dá)絕對是其中一個(gè)。從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈里大量車廠和終端用戶的對于激光雷達(dá)的反饋來看，車載激光雷達(dá)需要具備可靠，安全，實(shí)用且價(jià)廉的特點(diǎn)。簡單來講，可靠即產(chǎn)品性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟，車規(guī)量產(chǎn)安全指的是作為激光雷達(dá)需要為汽車用戶帶來安全的保障和體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)真正的探測感知與避障，即使在很多極端情況（corner case）也能完成輔助駕駛，達(dá)到延伸人類感知與反應(yīng)的能力。

短距激光雷達(dá)，是當(dāng)前最新的快速發(fā)展的激光雷達(dá)細(xì)分市場，是汽車傳感器融合的重要部分，短距激光雷達(dá)可以說是是前視主激光雷達(dá)之后的又一增量市場。激光雷達(dá)市場會(huì)如何發(fā)展？短距激光雷達(dá)又能發(fā)揮出怎樣的作用？<電子發(fā)燒友網(wǎng)>就相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題與ams OSRAM可視化與激光應(yīng)用事業(yè)部高級市場經(jīng)理梁澤春進(jìn)行了交流。

激光雷達(dá)技術(shù)路線抉擇

目前汽車激光雷達(dá)前裝量產(chǎn)正在加速，在激光雷達(dá)眾多技術(shù)路線中，很難說哪一個(gè)技術(shù)路線是最優(yōu)的，每個(gè)光源都有它合適的應(yīng)用場景。梁澤春在與電子發(fā)燒友網(wǎng)探討激光雷達(dá)技術(shù)路線的選擇上表示，“除了要考慮激光雷達(dá)的特性與基礎(chǔ)要求，還要從用戶需求出發(fā)，首先要考慮的是現(xiàn)在的ADAS需要什么樣的激光雷達(dá)。將探測距離分為為短距中距長距，對應(yīng)于ADAS場景中的各種情況（TJP, TWP,UP）應(yīng)用，掃描方式從機(jī)械旋轉(zhuǎn)到MEMS再到全固態(tài)，對應(yīng)于視場、圖像與成本的平衡。這樣一來激光器的選擇就比較有針對性了”。

在棱鏡旋轉(zhuǎn)掃描和MEMES掃描系統(tǒng)中，EEL覆蓋了長中短距的各種應(yīng)用，是最理想的光源。在全區(qū)域爆閃模式下的固態(tài)激光雷達(dá)，則根據(jù)距離的要求而選擇VCSEL或EEL。而應(yīng)用在分區(qū)控制等固態(tài)激光雷達(dá)應(yīng)用則可以充分利用VCSEL的多發(fā)光孔的特性，實(shí)現(xiàn)1D/2D控制，目前在短距固態(tài)應(yīng)用中成為首選。

波長的選擇同樣對激光器至關(guān)重要，1550n在噪聲水平和人眼安全上占有優(yōu)勢，但就在探測靈敏度和效率上稍遜一籌，905nm路線則正好相反。艾邁斯歐司朗走的905nm路線，他們認(rèn)為905nm波長在激光雷達(dá)上的應(yīng)用目前是綜合性能的最優(yōu)解，是市場的選擇。人眼安全是個(gè)復(fù)雜且重要的問題，其安全性和系統(tǒng)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，單從波長角度看1550nm易被水份吸收的特性是它的優(yōu)勢也是它的劣勢?！皬牡谝恍栽瓌t看，需要選擇最適合ADAS的激光雷達(dá)，在保證安全性的情況下，達(dá)到更好的探測效果與可接受的成本，這是車規(guī)產(chǎn)品量產(chǎn)化的必然選擇”，梁澤春表示，“另外激光雷達(dá)人眼安全的法規(guī)還不完善，高功率的1550nm對視網(wǎng)膜的傷害不大，但對人體其他器官的傷害還未明確比如角膜，皮膚等”。

據(jù)悉，艾邁斯歐司朗的某些激光雷達(dá)設(shè)計(jì)，905nm的功率安全閥值已經(jīng)降為1550nm安全閥值的十分之一。所以綜合來看，車載激光雷達(dá)技術(shù)路線的選擇需要充分考慮技術(shù)路線的綜合性能與客戶需求。

激光雷達(dá)技術(shù)與工藝突破

眾所周知，從固有特性來看，EEL激光器的溫漂較VCSEL激光器更大，一度是限制其發(fā)展的重要因素。據(jù)悉，艾邁斯歐司朗的常規(guī)EEL已經(jīng)是車載激光雷達(dá)的主流選擇，且完全適用在ADAS和Robotaxi應(yīng)用上。而其的低溫漂EEL產(chǎn)品，在-40℃~105℃范圍內(nèi)，波長隨溫度變化系數(shù)降至0.07nm/k，在溫度漂移特性已經(jīng)和VCSEL一致，這無疑是重大的技術(shù)突破。

梁澤春認(rèn)為EEL和VCSEL作為兩種激光技術(shù)在激光雷達(dá)上的應(yīng)用，既相互補(bǔ)充也相互競賽，就像VCSEL在不斷提升光功率密度一樣，EEL也在不斷優(yōu)化溫漂特性、光束質(zhì)量等方面，致力于在保持高功率密度的條件下，提升光學(xué)品質(zhì)，為激光雷達(dá)的設(shè)計(jì)帶來系統(tǒng)性革新。對此，艾邁斯歐司朗激光器也采用了QFN表貼封裝技術(shù)、多通道技術(shù)、多結(jié)層、可調(diào)諧振腔等多種領(lǐng)先的技術(shù)。

而如何將EEL的發(fā)射寬度做到很窄，同時(shí)保持一定的光功率和光功率密度，以及保持優(yōu)秀的出光效率，是考驗(yàn)廠商技術(shù)實(shí)力的核心問題。這涉及到EPI和芯片技術(shù)能力和沉淀，比如艾邁斯歐司朗現(xiàn)在的220um寬度125W和110um寬度65W均保持在30%以上的工作效率，還能進(jìn)一步做窄發(fā)射區(qū)尺寸。

在工藝上看，EEL和VCSEL都需要貼合并對光束進(jìn)行整形。VCSEL貼合是用膠水，EEL目前國內(nèi)一般用合金焊料。膠水在固化過程中會(huì)產(chǎn)生漂移，而合金焊料這方面是有優(yōu)勢。VCSEL偏移是整體的偏移，而EEL是單個(gè)器件，這方面貼合技術(shù)極度依靠廠家技術(shù)積累。VCSEL 后端光束一般用微透鏡整列，目前中國大多數(shù)客戶還是分離的微透鏡。EEL是單個(gè)分離器件，單獨(dú)用光學(xué)器件每個(gè)調(diào)節(jié)可以把芯片光束質(zhì)量調(diào)到最佳，同時(shí)可以糾正芯片第一步貼合時(shí)可能產(chǎn)生的偏移。雖然EEL極大地依賴產(chǎn)線工人的手工裝調(diào)技術(shù)，但梁澤春表示在已有的如MEMS, Rotating mirror, MMS等多種成熟的掃描方案當(dāng)中，這些難點(diǎn)也已不再成為問題。

梁澤春也分享了艾邁斯歐司朗認(rèn)為可行的一條技術(shù)突破路線，就是在VCSEL上生長透鏡，這樣VCSEL和微透鏡集成到一個(gè)芯片上，不需要二次貼合微透鏡，如果這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)，將非常適合短距固態(tài)激光雷達(dá)。

短距離激光雷達(dá)上車表現(xiàn)如何？

短距激光雷達(dá)有其特殊要求與挑戰(zhàn)，比如超廣視角，角度分辨率與高像素密度以及成本，如何設(shè)計(jì)一款短距激光雷達(dá)，其技術(shù)路線決定了整體性能，目前從部分激光雷達(dá)廠家發(fā)布的幾款短距激光雷達(dá)上看， 1D/2D VCSEL 作為光源，以固態(tài)形式，大概量產(chǎn)時(shí)間在2023年底左右。

其實(shí)在2021年9月一徑科技就和艾邁斯歐司朗合作，以MEMS方案加成熟EEL光源的方式實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，并在物流小車、卡車、Robotaxi、乘用車等應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)前裝。其視場角，像素分辨率，角度分辨率，都大優(yōu)于尚未量產(chǎn)的VCSEL方案。

以艾邁斯歐司朗的SPL S1L90A_3短距激光雷達(dá)為例，可達(dá)125W峰值功率，高功率取決于先進(jìn)的外延和芯片設(shè)計(jì)。再加上創(chuàng)新的SMT封裝形式，Rth得以進(jìn)一步降低，使激光出光效率進(jìn)一步提升，賦予了自動(dòng)駕駛應(yīng)用寬視角、遠(yuǎn)距離以及高分辨率的三維深度感知能力。目前看其性能優(yōu)勢還會(huì)繼續(xù)保持下去，而且成本方面隨著使用數(shù)量增長，價(jià)格將進(jìn)一步下探。

作為可以探測更遠(yuǎn)距離或更廣視角并立體成像的傳感器，車規(guī)激光雷達(dá)已經(jīng)被證明是高級別輔助駕駛不可或缺的關(guān)鍵部件。隨著像素密度愈來愈高，體積越來越小，成本越來越低，激光雷達(dá)在ADAS及自動(dòng)駕駛傳感器中的比重會(huì)越來越大。短距激光雷達(dá)是前視主激光雷達(dá)之后的又一增量市場，有望成為拉動(dòng)激光雷達(dá)價(jià)格下降的強(qiáng)大動(dòng)力。

寫在最后

縱觀車規(guī)激光雷達(dá)的發(fā)展與上車進(jìn)程，中國造車新勢力及新能源車企對激光雷達(dá)的接受度雖然非常高但同樣要經(jīng)過較長的DV、PV、PPAP、SOP汽車零部件開發(fā)流程。目前短距激光雷達(dá)尚未被主機(jī)廠廣泛接受，但其確實(shí)已經(jīng)解決了很多視覺傳感器無法覆蓋的場景，為更高級別的輔助駕駛提供了更優(yōu)的感知能力，激光雷達(dá)廠商積極布局短距激光雷達(dá)是恰當(dāng)且必要的。