映讯芯光：深耕硅光子芯片集成技术，推动FMCW激光雷达加速上车
2022-09-13 21:05:56   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

微访谈：映讯芯光联合创始人、CTO杨光华

采访背景：映讯芯光科技有限公司（简称：映讯芯光，网站：www.inxuntech.com）总部位于中国珠海，是一家拥有领先硅光子集成芯片技术的硬科技创新企业。公司核心技术团队由来自美国硅谷顶级芯片企业的资深专家和国际化高科技企业的精英人才组成，是业界上少有的兼备掌握硅光子集成芯片和化合物半导体激光器芯片技术的团队。映讯芯光专注于研发、生产和销售应用于自动驾驶的FMCW（调频连续波）激光雷达、高端光传感领域的硅光集成芯片、高性能激光器芯片、光电集成器件和子系统产品。麦姆斯咨询近期采访了映讯芯光联合创始人、CTO杨光华，为大家揭开这家创新的硅光子企业的神秘面纱。

映讯芯光联合创始人、CTO杨光华

麦姆斯咨询：杨总，首先请您介绍自己及团队情况。当初成立映讯芯光的原因有哪些？

杨光华：映讯芯光的创始人是南开大学的三位师兄弟。团队带头人李博士，曾在硅谷英特尔（Intel）的硅光子研究部门从事光子集成芯片的设计，后来在Neophotonics，在硅光子技术、设计、创新和产业化方面有多年的工作经验和深厚的积累。映讯芯光负责市场的刘总，曾在著名的高科技公司工作超过二十年，他前期从事产品研发，后十年负责国际市场推广，多款产品的销售额做到了全球第一。我本人是南开大学本硕、香港大学电子工程博士，先后在香港大学、微软亚洲研究院、暨南大学等单位从事高级信号处理与人工智能（AI）领域的前沿研究和产品开发工作，目前担任公司的CTO，负责激光雷达系统和AI算法研发。

自动驾驶是大势所趋，而激光雷达被普遍认为是高级别自动驾驶必备的传感器。激光雷达作为核心传感器上车，一定要满足性能、成本、可靠性、可量产性等苛刻要求。综合考虑这些要求，我们认为最后的激光雷达大规模上车的产品方案一定是芯片化的，技术路线也一定是FMCW测距加上固态光束扫描。基于这些考虑，也结合我们在芯片、系統、算法和市场等方面的经验与优势，我们创立了映讯芯光——定位做一家FMCW激光雷达核心器件和光学引擎的供应商，助力激光雷达早日大规模上车。

麦姆斯咨询：在映讯芯光成立的一年里，你们取得了哪些进展或成绩？

杨光华：公司从去年创立至今接近一年的时间，目前已经发展到近30人的规模，其中80%为研发技术人员，包括多名国家级、省级人才和教授，具有博士、硕士学位的高层次研发人员占比超过50%；芯片设计和封装测试平台以及可满足小批量生产的超净车间已经建成；今年年初，产品样品已经提供给国内多家头部企业进行过实际测试，客户反馈产品性能非常好，目前已有采购订单；为此我们在今年3月和6月分别进行了两次全掩模量产流片，近期将进行商用小批量生产及供货。

麦姆斯咨询：映讯芯光掌握了哪些核心技术？布局了哪些重要专利？

杨光华：映讯芯光的核心技术主要包括高性能激光器、III-V与硅片上集成、收发一体固态激光雷达、硅光子集成芯片和4D点云AI分析处理技术。我们有系列、完整的核心器件和FMCW激光雷达架构的专利及知识产权布局，包括FMCW测距+固态光束扫描的SoC等；此外，我们还拥有针对激光雷达成本控制的专利和知识产权。上述核心技术与专利为映讯芯光成为FMCW激光雷达光学引擎和激光雷达核心器件的供应商提供了有力支撑。

麦姆斯咨询：目前，映讯芯光的主要产品有哪些？

杨光华：映讯芯光的定位是为FMCW固态激光雷达提供高性能、低成本的核心集成芯片解决方案，可以为客户提供核心的高性能激光器和收发一体光学引擎。众所周知，激光雷达中光学部分的成本占比最大，而FMCW激光雷达里激光器是决定系统性能的关键，技术难度最高，是FMCW激光雷达发展的瓶颈。映讯芯光基于长期积累的硅光子芯片技术、InP化合物半导体激光技术以及可调谐光子技术，为FMCW激光雷达整机客户提供核心的窄线宽、大范围、快速扫频激光器和基于硅光子集成芯片的FMCW激光雷达收发一体光学引擎产品，其中我们的光学引擎集成了激光器、扫描部件和接收部件，可以为下游激光雷达整机客户显著提升系统性能、降低技术门槛以及整机成本，从而解决行业的关键痛点问题。

麦姆斯咨询：相比传统飞行时间（ToF）激光雷达，映讯芯光研发的FMCW激光雷达技术有哪些优势？

杨光华：ToF与FMCW是激光雷达测距的不同技术方式。其实FMCW雷达技术并不是一个新的概念，目前大部分车载毫米波雷达都已经采用FMCW测距技术了。相比ToF激光雷达，FMCW激光雷达有很多优势：首先，不但在人眼绝对安全的毫瓦（mW）级发射光功率下探测距离更远（超过300m），而且能够同时测量被测对象的瞬时速度，这对自动驾驶快速识别障碍物非常重要；其次，因为FMCW是相干接收，对同频率的其他激光雷达信号以及太阳背景光具有比ToF更强的抗干扰能力；最后，因为FMCW所需的发射光功率小，采用1550nm波长，更适合在硅光子集成平台上实现芯片化，因此能够支撑激光雷达大幅降成本和规模化商用。基于这些原因，我们认为硅光子集成的FMCW固态激光雷达是终极的最佳方案。映讯芯光的FMCW激光雷达光学引擎是采用硅光子集成芯片技术、收发一体化和固态光束扫描的方案，本身具有高性能、低成本的显著优势。

麦姆斯咨询：1550nm窄线宽、快速扫频激光器是FMCW激光雷达的核心组件之一，映讯芯光在该方面取得哪些突破？竞争力处于何种水平？

杨光华：FMCW激光雷达对激光器的性能要求非常高，包括线宽、调频范围、扫频速度、线性度和出光功率等指标。映讯芯光的激光器是基于硅光子芯片的外腔设计。在性能上，我们激光器的线宽和调频范围是非常出色的，线宽可以做到30kHz以下（低至几kHz），同时保持非常大的调频范围，我们的激光器可以做到十几个GHz到数THz（十几甚至几十nm）的连续扫频，不仅能够满足FMCW相干测距的要求，并且为客户提供了一个可以实现快速固态光束扫描、极高点云密度的手段。头部客户对我们激光器的线宽、调频范围、出光功率、线性度和调频速度等关键指标都有非常好的反馈。

麦姆斯咨询：除了1550nm激光器，映讯芯光在其它波段有布局吗？如果有，主要面向哪些应用？

杨光华：我们的可调激光器硅光子集成技术平台，除了支持1550nm激光波长外，也可以支撑其它的波段、波长，比如1310nm、905nm或者800nm波段，在线宽和调谐范围上可以满足类似技术指标要求，主要根据客户的需求进行布局。

麦姆斯咨询：FMCW测距方法与光学相控阵（OPA）是一种很好的搭配，可以利用硅光子及异质集成技术实现芯片级激光雷达（LiDAR-on-a-Chip），从而极大降低成本和体积。您如何看待该技术路线？

杨光华：我们认为基于硅光子技术的芯片级激光雷达是终局解决方案。目前激光雷达光学部分基本都是分立器件组成，测距采用ToF方案，扫描采用机械或半固态方案，因此成本高、可靠性低。由于大规模市场应用对于激光雷达的价格压力（300美元），激光雷达的技术和制造平台必须向芯片化转移：FMCW会逐渐替代ToF，全固态扫描会替代机械、半固态扫描。FMCW完全可以在硅光子集成芯片上实现，同时，硅光子集成芯片也是OPA的必选技术实现平台。FMCW和OPA都有些共性要求：1. 芯片集成不仅是有源和无源器件的集成，也要包括激光器和硅的集成；2. 两者都需要性能非常高的激光光源，FMCW要求窄线宽和快速调频的可调激光器，OPA在垂直方向的扫描需要大范围波长可调激光器（40nm+）。从市场应用来看，根据著名市场研究机构YOLE的分析，FMCW激光雷达会在2025年大规模上车。

麦姆斯咨询：映讯芯光也掌握了硅光子芯片集成技术，在芯片级激光雷达方面进展情况如何？

杨光华：目前大部分FMCW厂家的方案还不是全集成芯片化的方案，在我们看到的产品方案里至少激光器和雷达光学前端是分开的，也就是光纤激光器或半导体激光器通过光纤连接到激光雷达前端。这样的方案难以满足低成本、小体积的要求。映讯芯光团队在大规模光子集成芯片技术和产品化方面有丰富经验和多年积累，我们的硅光FMCW激光雷达引擎，发射和接收是在芯片级（chip level）集成在一起；在实现FMCW测距的同时，我们的超宽范围、无跳模波长扫描激光技术可以实现高点云密度的固态扫描。我们有系列、完整的核心专利和知识产权布局，包括FMCW测距+固态光束扫描SoC等。

麦姆斯咨询：您如何看待国内硅光子产业链成熟度？映讯芯光在硅光子技术的产业化上有何优势？

杨光华：一方面，我们看到过去几年硅光子技术在国内发展非常快，国内不少公司已发展出一定的硅光子设计能力；另一方面，国内代工能力也快速提高，目前国内很多代工厂已经实现130nm节点，有些在进入90nm节点，已经达到了非常不错的水平。我们考察过，当前有源、无源硅光子器件的代工要求国内代工厂基本都能满足，能够配合我们实现规模量产。

映讯芯光团队有国外顶级IDM硅光子企业的研究、设计和工程与产品化经验，在设计创新和工艺经验方面的积累非常多，这其中包括非常重要的半导体激光技术及III-V化合物与硅的片上集成技术。在和代工厂合作时，我们可以将经验跟代工能力充分结合，达到行业目前、甚至下一代的设计要求。在设计能力方面，我们拥有非常完备的EPDA工具库和进一步的深度开发能力。

麦姆斯咨询：传感器智能化是重要的发展趋势，例如人工智能（AI）赋能激光雷达，以及激光雷达与摄像头、毫米雷达的数据融合等，映讯芯光在该方面是否有布局？或未来有计划涉足？

杨光华：这个问题非常好！激光雷达与AI算法是眼睛和大脑的关系。AI算法，特别是深度学习算法，是实现激光雷达上车、实现自动驾驶所不可或缺的技术。映讯芯光瞄准下一代4D激光雷达，提供从激光雷达硬件到AI算法的全栈解决方案。得益于所采用的FMCW技术，4D激光雷达可实时获取每个点的高精度速度信息；如何利用额外维度的速度信息更好地服务于自动驾驶，就是AI算法的工作。映讯芯光的AI算法团队有多名经验丰富的博士、硕士，已经研发完成了4D点云数据的基本处理算法；相较于现有算法，我们的自研算法可以在更小算力需求下，实现更高精度的目标检测、识别、追踪等功能；相关算法已申请多项发明专利。目前，团队正在进一步优化算法、提高精度、增加功能并进一步降低算力要求，以期更好地满足自动驾驶的应用需求并降低激光雷达上车的总体应用成本。考虑到多传感器融合是实现高等级自动驾驶落地的必由之路，4D激光雷达与摄像头、毫米雷达的数据融合也是我们AI团队的研发方向之一。此外，车端自动驾驶是未来智慧交通大系统的一个组成部分；4D激光雷达除了车载使用外，还可以用于路侧，实现人、车、路的智慧化协同，最终实现智慧交通安全、高效、绿色的美好未来。未来，我们有计划将基础4D点云数据集、基础分析处理算法等开源，以推动相关领域与产业的发展。

麦姆斯咨询：映讯芯光在成立之初就获得了格力集团及著名VC机构的数千万投资，什么原因吸引了格力集团的战略投资？

杨光华：智能汽车是产业升级的大赛道，也是格力集团重点投资布局的领域，其中激光雷达是智能汽车实现高级别自动驾驶必不可少的关键部件。格力集团看中了映讯芯光领先的硅光子技术、丰富的光子集成芯片积累、独特的FMCW方案以及客户反馈的最佳产品性能，认为映讯芯光是国内最有潜力通过芯片化解决方案为行业解决低成本和高性能关键痛点问题的硬科技团队；另外，格力集团也看到了映讯芯光团队的三位创始人互补性很好，分别在硅光子集成芯片、算法及系统研发、产业化及市场化上都有二十年以上的丰富经验，格力集团认为这对于一家高科技创新型企业是走向商业化成功的重要保证。

麦姆斯咨询：接下来的2022年“光博会”期间，您将登上“微言大义”研讨会的舞台，发表“硅光芯片集成FMCW激光雷达”主题演讲，在此您可以先给透露一些亮点给我们的读者吗？

杨光华：是的，映讯芯光将携最新产品和技术参加2022年CIOE光博会（展位：12号馆12A02-03），并在“微言大义”研讨会上做“硅光芯片集成FMCW激光雷达”主题演讲。在演讲中我将首先简要介绍自动驾驶用激光雷达的主流技术与发展趋势；重点介绍FMCW探测技术相较于传统ToF技术的优势，和硅光子芯片集成技术在降成本、降功耗、减体积、实现量产方面的诸多收益。综合各种因素，我们认为硅光子芯片集成的FMCW固态激光雷达是未来批量上车的理想方案。最后，我将简要介绍映讯芯光的团队与技术，并介绍映讯芯光的硅光子FMCW固态激光雷达芯片和4D点云分析处理解决方案。映讯芯光将助力激光雷达在自动驾驶领域的大规模应用落地！

延伸阅读：

《汽车激光雷达（LiDAR）专利全景分析-2022版》

《飞行时间（ToF）传感器技术及应用-2020版》

《新兴图像传感器技术、应用及市场-2021版》

《激光雷达（LiDAR）技术及市场-2022版》