由于中國(guó)企業(yè)的參與，全球第一激光雷達(dá)廠商已敗退中國(guó)市場(chǎng)，主要是產(chǎn)品在中國(guó)失去了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。面前，中國(guó)激光雷達(dá)廠商在技術(shù)方面已不輸國(guó)外，在20多家中排名靠前的包括禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、鐳神智能、北科天繪、華為、北醒光子、佳光科技、砝石激光、覽沃科技、砝石激光等。這些公司中采用MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）微鏡技術(shù)的有7家；采用ToF（飛行時(shí)間）技術(shù)有4家（其中一家有兩種技術(shù)）。
1、MEMS微鏡已成為激光雷達(dá)主流
激光雷達(dá)是自動(dòng)駕駛中用到的眾多傳感器之一，特斯拉等少數(shù)公司只使用攝像頭，有些場(chǎng)景（如純白或純色）場(chǎng)景可能難以識(shí)別，而激光雷達(dá)可以很快計(jì)算出距離、速度等各種信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的高分辨率識(shí)別。以往的機(jī)械式激光雷達(dá)光學(xué)和電學(xué)系統(tǒng)非常復(fù)雜，只有谷歌、百度等科技公司還在使用，無(wú)法大規(guī)模量產(chǎn)。最新技術(shù)是采用MEMS掃描微鏡的激光雷達(dá)，國(guó)內(nèi)一些Tier 1已經(jīng)在使用國(guó)產(chǎn)MEMS微鏡芯片開始定點(diǎn)項(xiàng)目量產(chǎn)。
中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所沈文江博士表示，現(xiàn)在，在MEMS掃描微鏡領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)和國(guó)外已經(jīng)處在同一技術(shù)水平，但國(guó)內(nèi)此類芯片代工仍存在困難，在一定程度上加劇了汽車缺芯的情況，亟待破局。
2、激光雷達(dá)有哪些形態(tài)？
激光雷達(dá)發(fā)展到現(xiàn)在走過了哪些路徑呢？現(xiàn)在的微鏡激光雷達(dá)和其他類型相比又有什么優(yōu)勢(shì)呢？沈文江表示，最早的激光雷達(dá)是機(jī)械式的，即使現(xiàn)在，機(jī)械式也是占了大壁江山，因?yàn)楝F(xiàn)在用激光雷達(dá)的不是傳統(tǒng)車企，而是做自動(dòng)駕駛方案的初創(chuàng)企業(yè)。之前一個(gè)64線雷達(dá)大概賣7萬(wàn)美元，由于中國(guó)企業(yè)（如禾賽）的市場(chǎng)參與，現(xiàn)在便宜了一些，國(guó)內(nèi)類似的產(chǎn)品水平很高，整體質(zhì)量更好，北美好多企業(yè)都在買。
1.機(jī)械式激光雷達(dá)；
2.Flash激光雷達(dá)；
3.OPA激光雷達(dá)；
4.MEMS激光雷達(dá) 機(jī)械式雷達(dá)之后是固態(tài)雷達(dá)，有好幾種，有一種叫flash（閃光），相當(dāng)于用閃光燈把激光打出去，用探測(cè)器來(lái)接收信號(hào)。由于是全固態(tài)的，體積小了很多，但問題是近距離會(huì)過曝，遠(yuǎn)距離測(cè)不到（能力不夠），所以目前一般flash雷達(dá)測(cè)距在50米以內(nèi)。還有一種純固態(tài)雷達(dá)是OPA（光學(xué)相控陣），類似于采用射頻信號(hào)的毫米波雷達(dá)，用相控陣聚焦來(lái)掃描。它是在光學(xué)波長(zhǎng)尺度上實(shí)現(xiàn)的，所以比毫米波技術(shù)難度大，也有公司在做方案。
3、MEMS微鏡與激光雷達(dá)
沈文江介紹說，MEMS掃描微鏡也叫振鏡，微鏡沿著x、y兩個(gè)方向掃描，可以實(shí)現(xiàn)非常高頻率的掃描?，F(xiàn)在用于激光掃描投影的MEMS芯片，掃描頻率可以達(dá)到40kHz，相當(dāng)于一秒鐘掃描4萬(wàn)次。微鏡是一個(gè)硅結(jié)構(gòu)的微型機(jī)械裝置。有些微鏡是用靜電力來(lái)驅(qū)動(dòng)的，蘇州納米所的微鏡產(chǎn)品是用的電磁力驅(qū)動(dòng)的，芯片上有一個(gè)線圈，在磁場(chǎng)中，通上電流即可產(chǎn)生一個(gè)安培力，從而驅(qū)動(dòng)微鏡掃描。因?yàn)檐囕d雷達(dá)不同于消費(fèi)類產(chǎn)品，有更多特殊性，需要符合各種車規(guī)要求，所以開發(fā)車載激光雷達(dá)需要做很多工作。
他說，激光雷達(dá)的角度分辨率已達(dá)到0.2度，比如100米外的一輛車可以掃描到很多點(diǎn)，可以把車的輪廓計(jì)算并標(biāo)示出來(lái)。與其他傳感器比，目前的MEMS激光雷達(dá)的每秒點(diǎn)云數(shù)據(jù)量在100萬(wàn)左右，比圖像還是小得多，對(duì)處理器算力的要求沒有那么高。
MEMS方案更靠譜，易于商用
沈文江認(rèn)為，現(xiàn)在大家普遍覺得MEMS方案比較靠譜，能夠很快落地。與機(jī)械式相比，MEMS的優(yōu)勢(shì)很多，如安裝簡(jiǎn)單、體積更小、價(jià)格便宜，最有希望在乘用車上普及。機(jī)械式雷達(dá)是在一個(gè)臺(tái)子上面放激光探測(cè)器，64線需要64組激光器和探測(cè)器一一對(duì)應(yīng)，然后供電讓它轉(zhuǎn)起來(lái)，電源、信號(hào)要通過轉(zhuǎn)臺(tái)連到下面的電路，所以它是一個(gè)非常復(fù)雜的光學(xué)和電學(xué)系統(tǒng)，不利于大規(guī)模的量產(chǎn)。
激光雷達(dá)脈沖發(fā)射方式比較 MEMS激光雷達(dá)只需要一個(gè)激光器和MEMS微鏡組合就能實(shí)現(xiàn)激光脈沖的掃描，裝配起來(lái)很簡(jiǎn)單。從成本考慮，由于采用半導(dǎo)體工藝，量大了成本也會(huì)很便宜。另外，從分辨率考慮，比如MEMS激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)64線，只需要MEMS微鏡把單個(gè)激光器發(fā)出的脈沖掃描成的點(diǎn)陣能組成64條線就可以了，所以非常容易實(shí)現(xiàn)高分辨率，體積也非常小。未來(lái)MEMS激光雷達(dá)的成本有望控制在千元人民幣以內(nèi)。
MEMS激光雷達(dá)原理 從全球總共5家激光雷達(dá)上市公司情況也可看出技術(shù)上的端倪，在其中4家美國(guó)公司，1家以色列公司，五家上市公司中有兩家用的是MEMS方案。所以MEMS方案還是業(yè)界和投資界比較看好的。
MEMS微鏡與自動(dòng)駕駛
蘇州納米所是中科院的一個(gè)研究所，2006年與江蘇省三方共建，方向是半導(dǎo)體光電器件、各個(gè)波段的激光器和探測(cè)器，另外還有生物醫(yī)學(xué)影像、干細(xì)胞等，以及碳材料和輕量化材料。
該所一直在鼓勵(lì)科技成果產(chǎn)業(yè)化。沈文江說，自己在納米所的團(tuán)隊(duì)在MEMS微鏡這個(gè)小眾專業(yè)領(lǐng)域做的挺不錯(cuò)，跟國(guó)內(nèi)很多做激光雷達(dá)的企業(yè)都有合作。納米所在國(guó)際上最早開始做大鏡面電磁驅(qū)動(dòng)的MEMS微鏡。傳統(tǒng)的MEMS微鏡是在2000年前后，光通信熱潮中的MEMS光開關(guān)基本上是靜電驅(qū)動(dòng)的，鏡面大小一般在1mm左右。目前國(guó)際大公司包括ST、博世、英飛凌、濱松、Intel都在做MEMS掃描微鏡，技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)越來(lái)越激烈。他認(rèn)為，現(xiàn)在納米所的技術(shù)在國(guó)際上屬于領(lǐng)先水平，在某些技術(shù)指標(biāo)上還優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品。其用在激光雷達(dá)的芯片已經(jīng)有Tier 1企業(yè)采用生產(chǎn)激光雷達(dá)，并已定點(diǎn)線量產(chǎn)。
已量產(chǎn)MEMS激光雷達(dá) 現(xiàn)在，華為、特斯拉等造車新勢(shì)力把自動(dòng)駕駛炒的火熱，他們不像傳統(tǒng)車企，為了體現(xiàn)科技感和先進(jìn)性，各種最新的科技都用在汽車這個(gè)載體上。不過，他倒是覺得全自動(dòng)駕駛可能還得再沉淀幾年，需要從智能輔助駕駛逐漸過渡到更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛，但是自動(dòng)駕駛對(duì)造車新勢(shì)力來(lái)講，這肯定是一個(gè)賣點(diǎn)。
4、機(jī)會(huì)很多，困境仍在
蘇州納米專注芯片設(shè)計(jì)和芯片樣品的研究開發(fā)，產(chǎn)品量產(chǎn)要靠MEMS代工廠。事實(shí)上，MEMS器件的工藝制程并不高，只是微米級(jí)。整體來(lái)說，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在MEMS代工企業(yè)還屬于起步階段，目前比較成熟的產(chǎn)品有麥克風(fēng)和壓力傳感器等。MEMS代工的特點(diǎn)是“一種器件、一套工藝”，所以MEMS微鏡對(duì)于代工廠來(lái)說是比較新的產(chǎn)品，工藝的導(dǎo)入和量產(chǎn)中都需要解決很多新的問題，要跟MEMS代工廠合作，要慢慢地去“培養(yǎng)”MEMS代工廠，和代工廠一起成長(zhǎng)。
MEMS微鏡已經(jīng)很小，未來(lái)走向哪里？
MEMS微鏡現(xiàn)在已經(jīng)很小了，未來(lái)還會(huì)怎么發(fā)展呢？沈文江認(rèn)為，其發(fā)展方向主要是針對(duì)特定的應(yīng)用市場(chǎng)開發(fā)特定的MEMS微鏡。比如激光雷達(dá)用的MEMS微鏡需要大鏡面，鏡面大了光學(xué)發(fā)射出去的脈沖就更聚焦，能打得更遠(yuǎn)，接收的脈沖信號(hào)就更強(qiáng)；再比如在激光掃描投影應(yīng)用中，要求掃描頻率更高，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)更高的投影分辨率。微鏡的另一個(gè)很大的應(yīng)用場(chǎng)景是光通信，包括光開關(guān)、光交換機(jī)等，現(xiàn)在大部分是從美國(guó)、加拿大進(jìn)口的芯片，這應(yīng)該是光通信領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)替代的一個(gè)重要方向。
