3D传感芯片为车规级激光雷达“助跑” | 星科技•专精特新“小巨人”
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目前，激光雷达全产业链呈现发展速度快、科技水平高、创新能力强、市场前景广阔的特点。在应用方面，车载领域成为商业应用进展较快的领域之一。中国企业也迎来关键的国产化契机和广阔的市场前景。
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车载激光雷达商业化进程加快
中国汽车芯片产业创新战略联盟介绍，激光雷达LiDAR（Light Detection And Ranging）是激光探测及测距系统的简称，主要构成要素包括发射系统、接收系统和信号处理系统。
激光雷达系统的核心组件主要有激光发射器、扫描器及光学组件、光电探测器及接收IC，以及位置和导航器件等，可提供高分辨率的几何图像、距离图像、速度图像。
整体而言，激光雷达全产业链表现出发展速度快、科技水平高、创新能力强、市场前景广阔的突出特点。从国外产业链与国内产业链比较的角度而言，国外激光雷达上游企业由于起步更早，积累更为深厚，尤其在底层光电器件以及芯片领域拥有一定先发优势。国外和本土激光雷达下游企业在产品性能和商业化进度方面不相上下，国内上游供应商也在近几年发展迅速，有望实现与海外上游企业逐步持平。
在应用方面，车载领域成为商业应用进展较快的领域之一。主机厂基于安全第一、产品量产等理念，技术路线较为保守，大多通过ADAS功能的拓展和完善，渐进式地实现智能驾驶。ADAS主要指乘用车通过搭载激光雷达实现高级辅助驾驶功能，如自适应巡航、自动跟车等。与智能驾驶的激光雷达相比，ADAS所应用的激光雷达对车规化的批量生产能力、可靠性有更高的要求，对成本也更敏感。
02
激光雷达芯片迎来国产化契机
2022年以来，车载激光雷达应用量大幅增加，中国约16.4万辆乘用车搭载激光雷达。激光雷达常用于L2+++乘用车（具有高速公路+城市NOA功能），多为25万元以上的高端新能源汽车。预计2026年，中国乘用车装机激光雷达将达到366.6万个。如果激光雷达搭载在15万元的乘用车上，则需要更大幅度的成本降低，这在短期内可能很难实现。
在2023年，激光雷达价格战打响，出货价跌至500美元左右，但相对于4D雷达的价格（200美元-300美元）仍然偏高。
半导体行业观察编译自semiconductor-digest的文章指出，基于SoC，激光雷达将进一步集成并变得更便宜。
1、与收发芯片集成
激光雷达在车辆中的广泛应用首先需要成本控制。厂商激光雷达路线不同导致成本差异。然而，收发器芯片是主要的成本组成部分，与收发芯片集成是降低激光雷达成本的有效途径。
发射端芯片：用集成模块替代分立模块，材料成本和调试成本可降低70%以上；
接收芯片：SPAD方案体积小，有利于与读出电路集成，可进一步降低成本。
激光雷达芯片技术为国外厂商所掌握，但中国厂商近年来也在努力研发相关技术。在发射芯片方面，中国厂商开始涉足上游VCSEL芯片设计；在接收芯片方面，中国初创企业正进军SPAD和SiPM芯片。
2、单芯片激光雷达方案
LiDAR成本降低需要使用光子集成工艺来集成各种光电器件，这是从异质材料集成到单芯片集成的过程，将制备好的硅片槽到单晶硅衬底上，然后生长III族- V材料外延在单晶硅衬底上。尽管难度高，但该工艺具有低损耗、易于封装、高可靠性和高集成度的优点。
2023年初，Mobileye首次展示了其下一代FMCW LiDAR。准确来说，它是一颗波长为1320nm的LiDAR SoC。基于英特尔芯片级硅光子工艺，该产品可以同时测量距离和速度。
基于芯片的硅光子FMCW固态激光雷达技术路线或将成为未来激光雷达发展的优选方向，涉及FMCW、固态色散扫描和硅光子等关键技术。FMCW LiDAR作为一种新的技术路线，仍然面临着诸多技术挑战。除了Mobileye、Aeva、Aurora等国外厂商，Inxuntech、LuminWave等中国厂商也进行了布局。
03
适用于纯固态激光雷达领域的芯片
作为SPAD dToF行业的一家领军级企业，灵明光子在2023年迎来了众多里程碑式的突破，获得包括成功通过AEC-Q102 Grade 1车规级认证，完成混合固态激光雷达接收端的SiPM芯片产能爬坡和量产出货，被国家工信部认定成为国家级专精特新小巨人企业等众多荣誉。
近日，灵明光子又取得了令人十分振奋的研发成果，公司正式发布广泛适用于车载、机器人等纯固态激光雷达领域的SPADIS面阵型ADS6311芯片。
ADS6311芯片与开发板
近年来，城区NOA智能驾驶应用是自动驾驶领域备受关注的方向，而ADS6311可以为中低速L2到L4级别的智能驾驶提供服务。当乘用车上搭载一颗到多颗该产品时，智能汽车能够获得强大的盲区高清3D视野支持，实现包括侧向角向的补盲避障，前后向的危险规避，车库和车位的3D环境重建等。补盲避障激光雷达产品解决的正是人们日常用车过程中的高频痛点，是用户最能直观感受到的部分。
ADS6311作为通用型的标准品面阵芯片，能够落地在各类机器人、小车、工业以及消费级动态捕捉的3D传感应用中，深度信息的捕捉实时流畅，数据性能稳定。这类场景中ADS6311可以实现复杂场景处理、消除多路径干扰、兼容远近距离检测、实现玻璃检测、抗环境光等众多高价值的场景需求。
除了3D距离信息，ADS6311还可以输出全分辨率（768x576）的灰度图像，能够清晰地拍摄出手臂血管的脉络。
总体而言，ADS6311作为一个通用型的平台产品，市场应用前景非常广阔，包括但不限于以下行业：乘用车、商用车、工业用车；服务、工作、人形机器人；AGV、AMR、叉车、工业和民用小车；智慧家居、楼宇、道路、工业的监控；三维扫描、姿势遥控、动捕、影像；数据采集、算法训练、科研工作。
未来，灵明光子将与产业合作伙伴共同开发3D传感的市场，将纯固态面阵产品的性能和性价比打磨到最佳水平。
参考来源
https://mp.weixin.qq.com/s/s_czocIEKIauaigUZ600qw
https://mp.weixin.qq.com/s/jvECON7zrme3bIPzQXNOVg
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