又一厂商展出FMCW激光雷达，从PPT走向样品

电子发烧友网报道（文/梁浩斌） 当量产落地已经成为激光雷达公司成败的关键，ToF测距作为更加成熟的方案，自然已经成为了主流。不过FMCW被视为未来激光雷达的技术路线，各大厂商实际上都在持续投入开发，还有不少初创公司All in FMCW，并已经推出了一些样品。
 
摩尔芯光展示车载FMCW激光雷达LARK
 
今年6月，摩尔芯光首次在国内展示了车载FMCW激光雷达LARK，这款激光雷达参数达到了目前ToF激光雷达的主流水准，测距能力最高可达200m@10%反射率、拥有120线的垂直分辨率、视场角为120°x25°，同时整机高度仅54mm。
 
LARK是基于摩尔芯光自研的硅光芯片，在单芯片上集成数百个光学器件，将多通道发射、接收以及FMCW信号处理等功能集成到一块芯片上。
 
另外，LARK也支持类似于“聚焦”的功能，对静止物体最高可以实现等效超过600线的分辨率。
 
由于采用了FMCW测距技术，LARK可以直接获取目标物体的速度信息，以其卓越的动态瞬识能力、高精度的探测性能、图像级的多帧叠加以及原生的全天候抗干扰优势，在多个应用领域表现亮眼，如提升AEB系统在L3高阶智驾方案和城市及高速NOA中的功能、适用于机器人导航及避障，路侧采集，低空经济等方向
 
而对于FMCW激光雷达来说，最核心的部件就是硅光模块。摩尔芯光还展示了两款自主设计并进行封装测试的硅光模块，其中FMCW光模块高度集成了硅光子芯片，功能电路，光电接口的一体化封装；实现了FMCW信号的多路发射和测距信号的回收；完成了高效低噪的光电信号转换。另一款全固态硅光光束扫描模块则拥有4,096 (4K) - 8,192 (8K) 天线数和120°×25°的视场角，首次实现了大规模集成光电芯片的3D混合封装。
 
激光雷达终极方案
 
FMCW激光雷达被视为是未来激光雷达的终极形态。目前在市场上销售的激光雷达，基本都采用ToF测距。ToF也就是飞行时间，通过直接测量发射激光和回波信号的时间差计算出距离信息，探测精度高，响应速度快。这也是目前市场应用最广泛，最成熟的测距方式。
 
一般激光雷达由发射、接收、扫描三个核心结构组成，然后通过信号控制和处理模块对三个核心结构组成的部分进行控制，并将获取到的信息进行处理。但远距ToF激光雷达扫描机构普遍存在活动部件，这会影响激光雷达工作寿命和可靠性。所以未来激光雷达必然会朝着固态化发展，即完全抛弃机械或活动部件。
 
而FMCW测距技术运用了连续变化频率的激光束进行距离测量。具体来说，激光束发射出去后，通过分光器分为两部分：一部分作为参考光，另一部分继续向前发射。然后，利用混频探测技术来测量回波信号与参考光之间的频率差，从而间接推算出与被测物体之间的距离。
 
得益于多普勒效应，当采用FMCW测距法时，以激光雷达为参照物，如果被测物体正在远离激光雷达，那么反射回来的光频率会降低；如果物体正在靠近，则反射光的频率会升高。通过捕捉这种频率变化，我们可以计算出被测物体当前的速度。这就是FMCW测距的基本原理。
 
在FMCW激光雷达系统中，发射和接收功能都依赖于硅光芯片，这与光通信产品类似。与传统的硅基集成电路芯片相比，硅光芯片不仅能导电，还能作为光通信的传输介质。核心部件的芯片化，也让FMCW激光雷达能够满足全固态、小尺寸的需求。
 
所以自2018年以来，许多激光雷达的初创公司开始关注并投入FMCW技术的研究与开发。这一趋势的原因之一是FMCW激光雷达对硅光工艺的依赖度很高，而硅光工艺正是在2018年左右开始走向成熟的。此外，ToF激光雷达技术在当时早已较为成熟，也促使初创公司选择探索新的技术路径。
 
FMCW激光雷达从PPT走向样品
 
在过去几年，FMCW激光雷达时不时有新的产品推出，但对于业界而言，最大的问题是只听其声不见其影，作为终端用户很难获得样品或根本看不到样机。摩尔芯光则表示目前只要有需求，可以24小时内携样机上门。
 
其实在今年1月的CES 2024上，也有不少厂商展出了FMCW激光雷达产品以及芯片，包括Aeva的4D激光雷达Aeva Atlas、SiLC的Eyeonic Mini和Eyeonic、Ommatidia推出的ANT系列FMCW激光雷达等。
 
国内方面，光迅科技早前也宣布可以提供1550nm FMCW BPD（光电平衡探测器）、1550nm FMCW ICR（红外滤光片）、1550nm FMCW硅光及光电合封模组等底层器件等。
 
洛微科技去年与长城汽车达成技术合作协议，双方就用于城市NOH应用场景的FMCW4D激光雷达产品，高阶智能驾驶感知技术与应用场景探索应用展开深入合作。洛微科技是国内首家展示基于自研硅光OPA和FMCW芯片的激光雷达厂商，早在2021年就推出了样品。
 
镭神智能此前则表示，将会在2024年陆续推出FMCW 4D成像激光雷达产品。
 
当然，目前国内两大激光雷达龙头，禾赛科技和速腾聚创也在FMCW激光雷达领域有所布局，但目前进展较为低调，还未有公布详细的信息。
 
小结：
FMCW激光雷达产业化仍需要一段时间。不过好消息是，近两年由于AI行业的火热带动了数据中心互连等新技术创新，其中光互连等新技术需要硅光工艺的参与，需求带动之下硅光工艺的成熟会进一步加速，这或许也将会在另一个维度上带动同样需要硅光工艺支撑的FMCW激光雷达发展速度。