又一廠商展出FMCW激光雷達(dá)，從PPT走向樣品

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌） 當(dāng)量產(chǎn)落地已經(jīng)成為激光雷達(dá)公司成敗的關(guān)鍵，ToF測(cè)距作為更加成熟的方案，自然已經(jīng)成為了主流。不過(guò)FMCW被視為未來(lái)激光雷達(dá)的技術(shù)路線，各大廠商實(shí)際上都在持續(xù)投入開(kāi)發(fā)，還有不少初創(chuàng)公司All in FMCW，并已經(jīng)推出了一些樣品。

摩爾芯光展示車載FMCW激光雷達(dá)LARK

今年6月，摩爾芯光首次在國(guó)內(nèi)展示了車載FMCW激光雷達(dá)LARK，這款激光雷達(dá)參數(shù)達(dá)到了目前ToF激光雷達(dá)的主流水準(zhǔn)，測(cè)距能力最高可達(dá)200m@10%反射率、擁有120線的垂直分辨率、視場(chǎng)角為120°x25°，同時(shí)整機(jī)高度僅54mm。

LARK是基于摩爾芯光自研的硅光芯片，在單芯片上集成數(shù)百個(gè)光學(xué)器件，將多通道發(fā)射、接收以及FMCW信號(hào)處理等功能集成到一塊芯片上。

另外，LARK也支持類似于“聚焦”的功能，對(duì)靜止物體最高可以實(shí)現(xiàn)等效超過(guò)600線的分辨率。

由于采用了FMCW測(cè)距技術(shù)，LARK可以直接獲取目標(biāo)物體的速度信息，以其卓越的動(dòng)態(tài)瞬識(shí)能力、高精度的探測(cè)性能、圖像級(jí)的多幀疊加以及原生的全天候抗干擾優(yōu)勢(shì)，在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)亮眼，如提升AEB系統(tǒng)在L3高階智駕方案和城市及高速NOA中的功能、適用于機(jī)器人導(dǎo)航及避障，路側(cè)采集，低空經(jīng)濟(jì)等方向

而對(duì)于FMCW激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，最核心的部件就是硅光模塊。摩爾芯光還展示了兩款自主設(shè)計(jì)并進(jìn)行封裝測(cè)試的硅光模塊，其中FMCW光模塊高度集成了硅光子芯片，功能電路，光電接口的一體化封裝；實(shí)現(xiàn)了FMCW信號(hào)的多路發(fā)射和測(cè)距信號(hào)的回收；完成了高效低噪的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。另一款全固態(tài)硅光光束掃描模塊則擁有4,096 (4K) - 8,192 (8K) 天線數(shù)和120°×25°的視場(chǎng)角，首次實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模集成光電芯片的3D混合封裝。

激光雷達(dá)終極方案

FMCW激光雷達(dá)被視為是未來(lái)激光雷達(dá)的終極形態(tài)。目前在市場(chǎng)上銷售的激光雷達(dá)，基本都采用ToF測(cè)距。ToF也就是飛行時(shí)間，通過(guò)直接測(cè)量發(fā)射激光和回波信號(hào)的時(shí)間差計(jì)算出距離信息，探測(cè)精度高，響應(yīng)速度快。這也是目前市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛，最成熟的測(cè)距方式。

一般激光雷達(dá)由發(fā)射、接收、掃描三個(gè)核心結(jié)構(gòu)組成，然后通過(guò)信號(hào)控制和處理模塊對(duì)三個(gè)核心結(jié)構(gòu)組成的部分進(jìn)行控制，并將獲取到的信息進(jìn)行處理。但遠(yuǎn)距ToF激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)普遍存在活動(dòng)部件，這會(huì)影響激光雷達(dá)工作壽命和可靠性。所以未來(lái)激光雷達(dá)必然會(huì)朝著固態(tài)化發(fā)展，即完全拋棄機(jī)械或活動(dòng)部件。

而FMCW測(cè)距技術(shù)運(yùn)用了連續(xù)變化頻率的激光束進(jìn)行距離測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)，激光束發(fā)射出去后，通過(guò)分光器分為兩部分：一部分作為參考光，另一部分繼續(xù)向前發(fā)射。然后，利用混頻探測(cè)技術(shù)來(lái)測(cè)量回波信號(hào)與參考光之間的頻率差，從而間接推算出與被測(cè)物體之間的距離。

得益于多普勒效應(yīng)，當(dāng)采用FMCW測(cè)距法時(shí)，以激光雷達(dá)為參照物，如果被測(cè)物體正在遠(yuǎn)離激光雷達(dá)，那么反射回來(lái)的光頻率會(huì)降低；如果物體正在靠近，則反射光的頻率會(huì)升高。通過(guò)捕捉這種頻率變化，我們可以計(jì)算出被測(cè)物體當(dāng)前的速度。這就是FMCW測(cè)距的基本原理。

在FMCW激光雷達(dá)系統(tǒng)中，發(fā)射和接收功能都依賴于硅光芯片，這與光通信產(chǎn)品類似。與傳統(tǒng)的硅基集成電路芯片相比，硅光芯片不僅能導(dǎo)電，還能作為光通信的傳輸介質(zhì)。核心部件的芯片化，也讓FMCW激光雷達(dá)能夠滿足全固態(tài)、小尺寸的需求。

所以自2018年以來(lái)，許多激光雷達(dá)的初創(chuàng)公司開(kāi)始關(guān)注并投入FMCW技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。這一趨勢(shì)的原因之一是FMCW激光雷達(dá)對(duì)硅光工藝的依賴度很高，而硅光工藝正是在2018年左右開(kāi)始走向成熟的。此外，ToF激光雷達(dá)技術(shù)在當(dāng)時(shí)早已較為成熟，也促使初創(chuàng)公司選擇探索新的技術(shù)路徑。

FMCW激光雷達(dá)從PPT走向樣品

在過(guò)去幾年，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)時(shí)不時(shí)有新的產(chǎn)品推出，但對(duì)于業(yè)界而言，最大的問(wèn)題是只聽(tīng)其聲不見(jiàn)其影，作為終端用戶很難獲得樣品或根本看不到樣機(jī)。摩爾芯光則表示目前只要有需求，可以24小時(shí)內(nèi)攜樣機(jī)上門。

其實(shí)在今年1月的CES 2024上，也有不少廠商展出了FMCW激光雷達(dá)產(chǎn)品以及芯片，包括Aeva的4D激光雷達(dá)Aeva Atlas、SiLC的Eyeonic Mini和Eyeonic、Ommatidia推出的ANT系列FMCW激光雷達(dá)等。

國(guó)內(nèi)方面，光迅科技早前也宣布可以提供1550nm FMCW BPD（光電平衡探測(cè)器）、1550nm FMCW ICR（紅外濾光片）、1550nm FMCW硅光及光電合封模組等底層器件等。

洛微科技去年與長(zhǎng)城汽車達(dá)成技術(shù)合作協(xié)議，雙方就用于城市NOH應(yīng)用場(chǎng)景的FMCW4D激光雷達(dá)產(chǎn)品，高階智能駕駛感知技術(shù)與應(yīng)用場(chǎng)景探索應(yīng)用展開(kāi)深入合作。洛微科技是國(guó)內(nèi)首家展示基于自研硅光OPA和FMCW芯片的激光雷達(dá)廠商，早在2021年就推出了樣品。

鐳神智能此前則表示，將會(huì)在2024年陸續(xù)推出FMCW 4D成像激光雷達(dá)產(chǎn)品。

當(dāng)然，目前國(guó)內(nèi)兩大激光雷達(dá)龍頭，禾賽科技和速騰聚創(chuàng)也在FMCW激光雷達(dá)領(lǐng)域有所布局，但目前進(jìn)展較為低調(diào)，還未有公布詳細(xì)的信息。

小結(jié)：
FMCW激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)化仍需要一段時(shí)間。不過(guò)好消息是，近兩年由于AI行業(yè)的火熱帶動(dòng)了數(shù)據(jù)中心互連等新技術(shù)創(chuàng)新，其中光互連等新技術(shù)需要硅光工藝的參與，需求帶動(dòng)之下硅光工藝的成熟會(huì)進(jìn)一步加速，這或許也將會(huì)在另一個(gè)維度上帶動(dòng)同樣需要硅光工藝支撐的FMCW激光雷達(dá)發(fā)展速度。