苹果新款iPad Pro示范效应，汽车激光雷达厂商跨界手机应用
2020-05-23 13:36:55   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

- Lumotive采用独有的液晶超表面（Liquid Crystal Metasurfaces, LCM）光束操纵技术

- 可扩展的硅基激光雷达（LiDAR）解决方案能够满足特定的汽车、工业以及消费类应用需求

- 标准半导体制造工艺实现卓越的成本效益

据麦姆斯咨询报道，近日，微软创始人比尔·盖茨投资的自动驾驶激光雷达初创公司Lumotive宣布将其激光雷达的目标应用从汽车和工业自动化领域拓展至消费类市场，将智能手机激光雷达芯片加入其产品发展路线图。

Lumotive激光雷达原型X10（左一），首款量产激光雷达X20（中）

Lumotive计划今年年底送样两款新的激光雷达产品进行测试，包括一款用于汽车的X20，以及一款工业应用的Z20。这两款产品都基于Lumotive专利保护的液晶超表面（LCM）技术，利用超材料的光弯曲特性，使其激光雷达系统无需传统机械旋转部件即可实现光束操纵。

麦姆斯咨询获悉，Lumotive透露了进军智能手机激光雷达传感器市场的雄心。已经在其产品路线图上增加了一款专为手机而设计的激光雷达M20，这款产品计划在2021年年初进行原型试验，预计将在2021年第三季度送样。

今年苹果公司在其新推出的iPad Pro中意外嵌入激光雷达扫描仪，着实为相关产业注入了一针强心剂。在此背景下，Lumotive突然对消费类市场产生兴趣，有些机会主义的成分，但也算有充分的理由。

Lumotive联合创始人兼首席执行官Bill Coleran解释称，“Lumotive的全固态硅光束操纵系统基于CMOS工艺，在可扩展性方面独具优势。我们完全可以利用与汽车、工业应用激光雷达解决方案相同的架构，为智能手机开发M20激光雷达模组。”

凭借其液晶超表面（LCM）光束操纵技术，Lumotive认为其技术方案可以证明优于机械旋转式激光雷达、MEMS激光雷达或光学相控阵激光雷达。Lumotive的激光雷达系统结合了可提供远距离探测的大光学孔径（25 mm x 25 mm），高角度分辨率的120°视场，以及快速随机接入光束操纵。

具体来说，与传统的机械旋转式激光雷达相比，Lumotive的液晶超表面（LCM）芯片采用了基于超材料原理的可调谐亚波长元件，使其激光雷达系统更可靠、更紧凑。而与基于MEMS微镜的激光雷达系统相比，Lumotive的液晶超表面（LCM）光束操纵技术可以提供更大的孔径、更远的探测距离。另一方面，当前光学相控阵激光雷达的效率较低，缺乏自动驾驶所需要的高性能。

Lumotive创新的液晶超表面（LCM）芯片采用CMOS工艺制造

从过热到遇冷

Colleran预计，对于一度过热的激光雷达市场，一些创新厂商或将面临行业洗牌。

尽管，Colleran相信Lumotive凭借差异化的技术方案能够平稳度过这个瞬息万变的市场阶段，但Lumotive最初涉足自动驾驶行业的原因与其它高科技初创公司并没有什么不同，就是看中这个炙手可热市场的美好前景。

原本，自动驾驶行业预计激光雷达市场的增长将从不差钱的无人驾驶出租车开始，然后席卷高级驾驶辅助系统（ADAS）应用。

然而，Colleran承认，在过去的8到10个月里，这个美好的预期看起来似乎已经“翻转”。鉴于业界目前的普遍共识，全自动驾驶要比我们想象的困难得多，预计还需要花费更长的时间，激光雷达真正的市场首秀要看ADAS或工业应用，而不是自动驾驶汽车。这种逆转，要求激光雷达技术供应商不得不拿出更激进的价格，同时还要满足不同的性能要求。

这种市场转变正迫使几乎每一家激光雷达初创公司迅速采取行动。对所有的自动驾驶传感器技术供应商来说，重点已经从“占领自动驾驶汽车市场”，转向“探索新的技术应用”。

新产品、新应用

Lumotive称，计划在2020年第四季度送样的X20和Z20激光雷达基于该公司X10激光雷达原型，它们具有相同的架构。X10被认为是一款概念验证原型，X20和Z20则是该公司的首款“上市”产品。

X20和Z20激光雷达系统都包含发射、接收和光束操纵模块。汽车产业Tier 1供应商或工业传感器供应商可以采购任意模块，以构建或改善自己的激光雷达产品。

X20适用于远距离探测应用，具有120°x 30°视场，在明亮的阳光下探测距离超过120米。Z20探测距离相对较短（约50米），但垂直视场扩大到了70°，可以满足工业应用以及汽车领域短距离探测需求。

尽管面向智能手机等移动设备的M20激光雷达的参数规格还不明确，但其中使用的激光器、液晶超表面（LCM）光束操纵以及探测器这三个主要模块都是基于汽车或工业激光雷达系统的类似架构。对于激光器，移动设备应用的3D传感器模组将使用低功率的垂直腔面发射激光器（VCSEL），替代大功率激光二极管；探测器方面，相对汽车领域采用的大阵列单光子雪崩二极管（SPAD）则采用更小的SPAD阵列。此外，Coleran解释称，液晶超表面（LCM）光束操纵模块也必须大幅度缩小到4 mm x 7~8 mm。

Colleran认为，当M20嵌入智能手机后，Lumotive激光雷达系统在明亮阳光下的性能表现将成为一种优势。Colleran表示，Lumotive的商业模式很灵活，他们会跟激光雷达生态系统中的技术供应商合作，例如向意法半导体（STMicroelectronics）或艾迈斯半导体（ams）等公司提供光束操纵模块，这些公司都有自己开发的SPAD阵列或低功率VCSEL激光器。

对于激光雷达来说，工业、汽车和移动设备这三个目标应用的市场规模和价格水平都有差异。Colleran预计，到2025年，移动设备的激光雷达市场将增长至80亿美元，智能手机中激光雷达系统的平均售价约为8美元；相比之下，工业应用的市场规模约为20亿美元，激光雷达系统的平均售价约为400美元；另一方面，预计汽车市场规模将在40亿美元左右，该领域激光雷达系统的价格水平可降至160美元。

目前，Lumotive也在研发第三代激光雷达X30，计划将于2021年底为ADAS市场送样。至于X20和X30的区别，X20基于现场可编程门阵列（FPGA），而X30将采用ASIC。

关于Lumotive

Lumotive公司成立于2018年，总部位于华盛顿州西雅图，是固态3D传感系统的领导者，专注于为消费电子、工业自动化以及自动驾驶汽车开发高性能激光雷达解决方案。该公司的激光雷达解决方案基于专利液晶超表面Metasurfaces™的革命性光束操纵技术，提供前所未有的高性能组合（通过探测范围、分辨率和帧率）和大规模应用的适用性（成本、可靠性和尺寸）。Lumotive的光束操纵芯片之所以能够实现这种独特的组合，是因其具有卓越的光学性能，并采用成熟的半导体工艺生产，是一种更为安全、更具成本效益的传感器解决方案。Lumotive得到了微软创始人比尔•盖茨的投资。

延伸阅读：

《激光雷达（LiDAR）技术及市场趋势-2019版》

《雷达技术及市场趋势-2019版》

《汽车激光雷达专利全景分析-2018版》

《激光雷达技术及核心元器件-2019版》