FMCW激光雷达，量产近了？

F电子发烧友网报道（文/梁浩斌）进入8月，可以发现近期搭载激光雷达的车型扎堆上市，包括极狐阿尔法S HI版、哪吒S、阿维塔11、智己L7、理想L9、蔚来ES7等等。而从技术路线上，近期上市的车型所采用的激光雷达主要是混合固态的形式，包括采用MEMS微振镜技术速腾聚创 M1、采用转镜式扫描的华为96线激光雷达、以及图达通猎鹰采用的一个光源+两个光学器件组成的二维扫描形式。
 
而为了减少活动部件，提高可靠性，纯固态是激光雷达的明确发展方向。纯固态激光雷达的技术路线根据扫描模式又包括Flash、OPA两种，根据测距原理则分为ToF和FMCW（调频连续波）两种，目前已经推出市场的激光雷达皆采用ToF的测距原理。
 
而近日Aeva宣布，首批Aeries II 4D激光雷达传感器已经成功投产并向战略客户交付，这是该公司走向大规模量产的一个重要里程碑。与此同时，这似乎也是目前FMCW赛道里第一款实现投产的激光雷达产品。
 
据Aeva介绍，Aeries II除了可以提供精确的3D位置传感，还可以以cm/s的精度直接测量每个点的速度，同时提供包括每秒400万个原始点分辨率，最大视场120°×30°，以及高达500米的最大探测范围。从视场角和探测距离来看，超越目前已量产的其他激光雷达。
 
目前常见的ToF测距激光雷达，通过直接测量发射激光和回波信号的时间差，来测量与被照射到的物体距离，主要优势是响应速度快，精度高，但抗干扰能力相比FMCW方法弱，且要获得足够的探测距离需要较大功率的发射端激光器。
 
而FMCW是通过将激光作为信号波，类似于雷达，将回波信号与参考光相干并利用混频探测技术得到频率差，间接获得光飞行时间，计算出于被测物体距离。而优势包括在检测移动物体时还可以通过多普勒效应测出物体速度，并且由于利用了信道复用的概念，抗干扰能力极强。
 
除此之外FMCW激光雷达结构相比于ToF更加简单，可靠性高，Aeva表示Aeries II采用独特的FMCW激光雷达芯片技术，无需任何光纤组件，并将所有关键传感组件（包括发射器、光学元件和接收器）集成在一个紧凑模块中的硅光子芯片上。这使得FMCW激光雷达更容易实现规模化量产，体积更小。
 
当然，由于目前FMCW激光雷达所需要超高精度的元件价格高，系统技术难度大，在大规模量产实现前成本较高。此前Mobileye宣布将自主研发硅光芯片+FMCW技术路线，但计划要到2025年量产，另一家在FMCW激光雷达上走得比较前的Blackmore，据称测试用的激光雷达产品价格则高达10万美元一台。除了Avea、Mobileye、Blackmore之外，走FMCW路线的激光雷达公司还有Strobe，光勺科技、光珀、洛微科技等等。
 
去年洛微科技推出了成熟的自研硅光子OPA+FMCW芯片技术方案，不过还未透露大规模量产的时间节点。业内人士认为从长远来看，1550nm+OPA+FMCW方案是未来激光雷达的最理想方案。
 
理论上来说，FMCW的测距原理其实可以搭配机械扫描、MEMS振镜、OPA等的扫描方式，目前OPA技术距离量产还有很长距离，短期来看，MEMS+FMCW激光雷达会是最早落地的形式。
 
但目前来看，至少到2025年，市面上我们能看到的激光雷达都会是采用ToF测距的形式。而纯固态激光雷达，比如采用Flash光源的激光雷达预计在2023年会出现在量产车型上。但最终激光雷达哪种形式会成为最终赢家，还要看谁能大规模量产，且足够便宜，否则技术先进性将无法转变为优势。