經(jīng)過過去 6 年的技術(shù)積累與商業(yè)化拓展，激光雷達(dá)迎來了量產(chǎn)上車的高潮。

市面上一批混合固態(tài)激光雷達(dá)成為了車企們的心頭好。

如果將視角放到更長遠(yuǎn)的周期來看，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為全固態(tài)才是激光雷達(dá)傳感器的未來，而現(xiàn)階段的混合固態(tài)激光雷達(dá)（比如蔚來 ET7 上搭載的 Innovusion 以及小鵬 P5 上搭載的 Livox）仍是階段性產(chǎn)品。

奔赴全固態(tài)化，目前行業(yè)內(nèi)主流的技術(shù)路徑包括 OPA 光學(xué)相控陣技術(shù)、Flash 快閃技術(shù)以及焦平面（Focal Plane Array）掃描技術(shù)。

OPA 光學(xué)相控陣技術(shù)最具代表性的廠商是 Quanergy。

但近幾年內(nèi)，因?yàn)榧夹g(shù)難度過高、成本居高不下，Quanergy 已逐步退出主流市場競爭的舞臺。

國際 Tier 1 大陸正在研發(fā)的激光雷達(dá)屬于 Flash 快閃技術(shù)，該項技術(shù)由于發(fā)射能量分散、接收端需要在設(shè)計復(fù)雜度和接收效率之間做出合理平衡，因此測距范圍較為受限。

激光雷達(dá)走向全固態(tài)，為的就是便于車規(guī)級量產(chǎn)、降低成本，最終走向普及。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，國際老牌激光雷達(dá)廠商 ibeo 已經(jīng)推出了一項區(qū)別于 OPA 以及 Flash 的全新固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)方案——單光子面陣技術(shù)，采用的是焦平面（Focal Plane Array）掃描的方式。

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

基于這一方案，ibeo 打造了號稱全球首款的 4D 全固態(tài)激光雷達(dá) ibeoNEXT，目前 ibeoNEXT 已經(jīng)確認(rèn)要在長城的量產(chǎn)車型上搭載。

此外美國上市公司 Ouster 也推出了基于焦平面掃描方案的 ES2 全固態(tài)激光雷達(dá)，并計劃于 2024 年進(jìn)行量產(chǎn)。

而在國內(nèi)，也有一家激光雷達(dá)領(lǐng)域的后浪，最近正式發(fā)布了自家的單光子面陣固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)，并且在官網(wǎng)公開了測試 Demo。

據(jù)汽車之心了解，這是國內(nèi)激光雷達(dá)公司首次展示單光子面陣技術(shù) Demo。

這家激光雷達(dá)公司就是——奧銳達(dá)（Oradar）。

奧銳達(dá)脫胎于 3D 視覺技術(shù)供應(yīng)商奧比中光，是一家獨(dú)立運(yùn)營的子公司。

作為激光雷達(dá)技術(shù)的長期觀察者，為了一探「單光子面陣技術(shù)」的究竟，汽車之心聯(lián)系到了奧銳達(dá)團(tuán)隊，深入了解了這類技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)和獨(dú)特性，也對這位激光雷達(dá)后浪有了更完整的認(rèn)知。

1、國產(chǎn)首發(fā)：單光子面陣固態(tài)激光雷達(dá)

此前很長一段時間內(nèi)，奧銳達(dá)都在低調(diào)潛行，外界對這家公司基本沒有認(rèn)知。

工商信息顯示，奧銳達(dá)成立于 2019 年 4 月，目前作為奧比中光的子公司進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)營。

這家公司在過去兩年的時間里，進(jìn)行了多次激光雷達(dá)技術(shù)預(yù)研，而且對市面上的激光雷達(dá)技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行了調(diào)研和技術(shù)開發(fā)儲備。

因?yàn)橛袏W比中光的背景，使得奧銳達(dá)不像其他大多數(shù)創(chuàng)業(yè)公司那樣，著急融資或發(fā)布產(chǎn)品 Demo。

也因此，奧銳達(dá)團(tuán)隊有了更多時間思考和嘗試到底要走哪一條技術(shù)路線，設(shè)計一款怎樣的激光雷達(dá)產(chǎn)品。

面向未來，奧銳達(dá)團(tuán)隊思考的是：

• 幾年之后，等產(chǎn)品上市之時，在性能上是不是還有競爭力？

• 到那時，產(chǎn)品是不是具備可量產(chǎn)性？能不能滿足車規(guī)級要求？

基于這些思考，奧銳達(dá)團(tuán)隊認(rèn)為，他們自主研發(fā)的激光雷達(dá)必須具備以下特點(diǎn)：

其一，技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)，工藝必須成熟；

其二，模塊化、可量產(chǎn)；

奧銳達(dá)研發(fā)的激光雷達(dá)，必須按照高度標(biāo)準(zhǔn)化的半導(dǎo)體工藝來制造，也就是所謂的 CMOS 工藝（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）。

因?yàn)橹挥羞@樣，才能進(jìn)行大批量生產(chǎn)，同時可保證產(chǎn)品高度的一致性。

汽車之心了解到，奧銳達(dá)團(tuán)隊在 3D 傳感技術(shù)上已經(jīng)有諸多積累。

團(tuán)隊大多數(shù)成員擁有光電系統(tǒng)以及 3D 傳感器的核心設(shè)計能力，掌握了包括 2D 成像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)光、iToF 3D 視覺系統(tǒng)在內(nèi)的系統(tǒng)仿真、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)與標(biāo)定等核心能力。

此外，團(tuán)隊成員在手機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域有大量的設(shè)計和量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并且對這個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈上下游無比熟悉。

特別值得一提的是，奧銳達(dá)的團(tuán)隊成員是中國最早把 VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）技術(shù)引入到國內(nèi)，并集成到手機(jī)上的。他們對 VCSEL 的技術(shù)、應(yīng)用以及產(chǎn)業(yè)鏈都有非常深刻的認(rèn)知。

激光雷達(dá)傳感器，本質(zhì)上也是一套光電系統(tǒng)，對 VCSEL 技術(shù)的應(yīng)用也很廣泛。

奧銳達(dá)基于團(tuán)隊自身的技術(shù)積累，特別是 3D 傳感技術(shù)的長板，再加上此前對市面上激光雷達(dá)技術(shù)路線的調(diào)研，最終奧銳達(dá)選擇了一條全新的技術(shù)路徑——VCSEL（激光發(fā)射器）+SPAD（探測器）的單光子面陣固態(tài)激光雷達(dá)。

Flash 固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)，其原理是向目標(biāo)探測區(qū)域發(fā)射一個均勻的面光源，利用接收器接收返回來的光進(jìn)行成像。

雖然這種技術(shù)方案擺脫了對掃描部件的依賴，十分有利于提升系統(tǒng)的整體可靠性，但是這種方式的光源能量分散，導(dǎo)致探測距離受限。

而奧銳達(dá)選擇的單光子面陣技術(shù)，采用了可控的多光束掃描技術(shù)，對 VCSEL 激光器的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)光源進(jìn)行逐區(qū)點(diǎn)亮后對外發(fā)射，通過電子掃描的方式完成視場范圍內(nèi)的激光雷達(dá)點(diǎn)云獲取。

單光子面陣技術(shù)

在技術(shù)上，這種可控的多光束掃描光源被稱之為可尋址 VCSEL（Addressable VCSEL）。

它的發(fā)光效率非常高，相較于 Flash 方案，其發(fā)射光峰值功率密度和信號信噪比均顯著提高。

因此，這種方式可以在相同的發(fā)光功率條件大大提升激光雷達(dá)傳感器的探測距離。

這種掃描方式非常適合進(jìn)行芯片化和小型化，且能夠最大限度的減少外圍電路的復(fù)雜程度并實(shí)現(xiàn)全固態(tài)掃描。

除了可控的多光束掃描技術(shù)，奧銳達(dá)的激光雷達(dá)方案還可以通過調(diào)整 TCSPC（Time-Correlated Single Photon Counting，時間相關(guān)單光子計數(shù)器）次數(shù)動態(tài)來設(shè)置不同探測區(qū)域的測距性能，合理分配系統(tǒng)能力。

這項技術(shù)聽起來是不是有點(diǎn)復(fù)雜？

簡單來說，就是「指哪打哪」——「哪里看不清指哪里」：

事實(shí)上，VCSEL 光源其實(shí)是在幾納秒的時間里，將光發(fā)射出去，再接收回來，在百微秒量級的時間內(nèi)，可以發(fā)射出成百上千個光的脈沖，之后再接收回來。

這些脈沖累積起來經(jīng)過處理后，就形成了激光雷達(dá)點(diǎn)云。

在這種情況下，如果我們對圖像里某處很感興趣，或者說這一處需要看得更清楚，那我們可以讓系統(tǒng)對其更多掃描或者打上更多脈沖光，對局部區(qū)域進(jìn)行更精細(xì)的掃描，最終獲得我們想要的效果。

這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來，正是依托了可尋址 VCSEL + SPAD 的單光子面陣技術(shù)。

在奧銳達(dá)目前研發(fā)的激光雷達(dá)樣品中，工程師們對發(fā)射、接收和信息處理等核心模塊進(jìn)行了模塊化設(shè)計和優(yōu)化。

這帶來的好處是，便于生產(chǎn)制造過程中的裝配和調(diào)試；也為后續(xù)技術(shù)的迭代升級和量產(chǎn)打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

模塊化設(shè)計

除了上述模塊，針對本型號激光雷達(dá)，奧銳達(dá)還設(shè)計了三款接口完全兼容的收發(fā)鏡頭，可以按照不同的性能需求進(jìn)行鏡頭更換。

除此之外，更大的看點(diǎn)是奧銳達(dá)的激光雷達(dá)產(chǎn)品沒有多余部件，完全取消了機(jī)械部件，實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)。

奧銳達(dá)將這種架構(gòu)設(shè)計稱之為平臺化架構(gòu)。

在一個平臺上可以衍生出不同性能的激光雷達(dá)產(chǎn)品，有點(diǎn)類似于車企打造車型平臺。

這樣設(shè)計的好處在于，奧銳達(dá)可以快速適配不同廠商對于不同性能激光雷達(dá)的需求。

2、預(yù)計一年后實(shí)現(xiàn) 200-300米探測距離，成本低至 200-300 美元

在單光子面陣技術(shù)以及 VCSEL + SPAD 技術(shù)的加持之下，奧銳達(dá)的激光雷達(dá)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了怎樣的性能？

首先，我們不能用傳統(tǒng)多線激光雷達(dá)的參數(shù)來評判奧銳達(dá)的激光雷達(dá)產(chǎn)品。

因?yàn)槭侨虘B(tài)激光雷達(dá)，已經(jīng)沒有線數(shù)之分。它的形式類似于安裝了激光器的相機(jī)。

既然類似于相機(jī)，那它的關(guān)鍵性指標(biāo)就是「分辨率」。

據(jù)奧銳達(dá)透露：

目前基于可量產(chǎn)的 VCSEL 激光器和芯片，其激光雷達(dá)產(chǎn)品可以做到 100 像素*50 像素的分辨率，也就是橫向 100 個像素、縱向 50 個像素。

幀率能夠做到 10 幀以上，目前測試的數(shù)據(jù)是 12.5 幀。

在探測距離方面，目前奧銳達(dá)的產(chǎn)品在戶外可以實(shí)現(xiàn)高反物體約 100 米的探測距離，精度達(dá)到 3 厘米。

也許有人會有疑問：現(xiàn)在很多激光雷達(dá)廠商動不動就能實(shí)現(xiàn) 200 至 300 米的探測距離，100 米是不是有點(diǎn)短？

對于這個問題，奧銳達(dá)認(rèn)為，在未來兩到三年，其采用的 VCSEL+SPAD 的激光雷達(dá)架構(gòu)，整體的技術(shù)指標(biāo)還有十幾倍的提升空間。

這是因?yàn)?，目前激光器和探測器的性能還沒被充分發(fā)掘出來。未來要實(shí)現(xiàn) 200-300 米的探測距離，奧銳達(dá)給出的最快時間節(jié)點(diǎn)是 2022 年。

另一方面，由于奧銳達(dá)的激光雷達(dá)采用模塊化設(shè)計，大部分器件都可以進(jìn)行快捷更換。

比如，激光器和探測器可以更換為性能更高的產(chǎn)品；為了實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的探測距離，可以為激光雷達(dá)更換長焦鏡頭。

目前看來，100 米探測距離足以應(yīng)對乘用車補(bǔ)盲以及其他室內(nèi)自主機(jī)器人的應(yīng)用。

除了分辨率、探測距離這樣一些關(guān)鍵性能指標(biāo)，在激光雷達(dá)的工程化特性方面：

• 奧銳達(dá)激光雷達(dá)產(chǎn)品的整機(jī)功耗做到了 12 瓦以下，其中包括了激光器、探測器、信號處理在內(nèi)的整個系統(tǒng)的功耗。

• 在體積方面，奧銳達(dá)固態(tài)激光雷達(dá)中的核心模塊差不多半個手機(jī)大小，當(dāng)然還要加一些外設(shè)，比如說電源、連接器等等，以及凸起的光學(xué)鏡頭也要考慮在內(nèi)?？傮w來看，在當(dāng)下激光雷達(dá)越來越小型化的趨勢下，奧銳達(dá)也在緊跟這一潮流。

在汽車和自動駕駛行業(yè)，談起激光雷達(dá)最敏感的指標(biāo)就是價格，那奧銳達(dá)基于新型單光子面陣技術(shù)的產(chǎn)品，成本能做到哪一個級別？

奧銳達(dá)的答案是 200-300 美元級別。

如何實(shí)現(xiàn)？

首先，是產(chǎn)品設(shè)計簡單。

相比于現(xiàn)在市面上的混合固態(tài)激光雷達(dá)，奧銳達(dá)的產(chǎn)品沒有電機(jī)、各種振鏡和轉(zhuǎn)鏡，整體的 BOM 成本隨之下降。

其次，是采用了模塊化設(shè)計及 CMOS 工藝。

這種工藝在批量生產(chǎn)時非常標(biāo)準(zhǔn)化，成本會隨著量增大而逐步縮減，這要比市面上很多采用非標(biāo)工藝和特殊材料的激光雷達(dá)產(chǎn)品更有優(yōu)勢。

成本方面還有一個有意思的點(diǎn)在于：

奧銳達(dá)更愿意將其激光雷達(dá)產(chǎn)品和市面上的攝像頭傳感器進(jìn)行對標(biāo)，因?yàn)閵W銳達(dá)的激光雷達(dá)產(chǎn)品，其實(shí)就是加裝了激光器的攝像頭，擁有了激光雷達(dá)和攝像頭雙方的優(yōu)勢。

3、明年有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，自主移動終端與乘用車雙線并進(jìn)

一切的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，只有能被大規(guī)模量產(chǎn)才有價值。

為了實(shí)現(xiàn)單光子面陣激光雷達(dá)的早日量產(chǎn)，奧銳達(dá)將在推進(jìn)產(chǎn)品研發(fā)的同時，投入更多精力去建設(shè)車規(guī)級的工廠和產(chǎn)線，奧銳達(dá)計劃在 2022 年打造一條符合 IATF 16949 標(biāo)準(zhǔn)的車規(guī)級產(chǎn)線。

根據(jù)奧銳達(dá)的規(guī)劃，他們將基于自身在視覺技術(shù)方面的技術(shù)積累，搭建自動化激光雷達(dá)裝調(diào)產(chǎn)線，減少人工校準(zhǔn)，提高量產(chǎn)效率。

事實(shí)上，在量產(chǎn)方面，奧銳達(dá)的團(tuán)隊在智能手機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)有量產(chǎn)百萬臺級別光電系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，在供應(yīng)鏈上有很多資源可以共享，這將給激光雷達(dá)的自建產(chǎn)線量產(chǎn)提供支持。

而且，正是由于奧銳達(dá)激光雷達(dá)的模塊化設(shè)計，每一個模塊都是標(biāo)準(zhǔn)化裝配，這給后續(xù)的規(guī)模量產(chǎn)提供了便利，甚至在進(jìn)行產(chǎn)品升級換代之后，依然可以共用產(chǎn)線。

在固態(tài)激光雷達(dá)業(yè)務(wù)線上，奧銳達(dá)的商業(yè)化目標(biāo)不僅僅是在乘用車上量產(chǎn)，還有很大的一塊市場來自自主移動終端，比如服務(wù)機(jī)器人、AGV 等等。因?yàn)檫@一市場是當(dāng)下即可參與的，相較于乘用車來說能更快落地。

而在激光雷達(dá)業(yè)務(wù)線之外，奧銳達(dá)還在智能座艙方面有 3D 攝像頭的業(yè)務(wù)，主要是做近距離的 3D 感知，比如探測活體進(jìn)入車內(nèi)、車內(nèi)有多少人、乘坐的位置，還包括人的姿態(tài)和手勢，實(shí)現(xiàn) DMS 和 OMS 相關(guān)的功能。

據(jù)悉，這一方面的業(yè)務(wù)目前已經(jīng)有一些量產(chǎn)項目。

目前，奧銳達(dá)有近百人的團(tuán)隊規(guī)模，其中包括了技術(shù)研發(fā)人員、量產(chǎn)工藝人員等。接下來，奧銳達(dá)將繼續(xù)擴(kuò)張團(tuán)隊，為全固態(tài)激光雷達(dá)量產(chǎn)做準(zhǔn)備。

針對固態(tài)激光雷達(dá)，奧銳達(dá)的目標(biāo)是在今年內(nèi)對技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行兩輪迭代，同時在商業(yè)上開始接觸潛在客戶，并爭取鎖定一些意向訂單。

而在智能座艙方面，將會繼續(xù)跟進(jìn)量產(chǎn)項目。

隨著全新的單光子面陣技術(shù)的發(fā)布，奧銳達(dá)也從此前默默進(jìn)行技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)的狀態(tài)，開始更多走入公眾視野，并全力以赴以推進(jìn)全固態(tài)激光雷達(dá)的量產(chǎn)和商業(yè)化。

作為激光雷達(dá)領(lǐng)域的后浪，奧銳達(dá)通過單光子面陣固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)殺入激烈的戰(zhàn)局。

顯然，在國內(nèi)機(jī)械旋轉(zhuǎn)式、混合固態(tài)、Flash 固態(tài)等類型的激光雷達(dá)技術(shù)潮流中，奧銳達(dá)屬于「異類」。

但奧銳達(dá)并不孤單，德國廠商 ibeo 已經(jīng)證實(shí)了這條技術(shù)路線的可行性。

在 200 到 300 米的探測距離目標(biāo)、 200-300 美元的極低成本特性的加持下，奧銳達(dá)最終的激光雷達(dá)產(chǎn)品形態(tài)非常值得期待。

接下來，就看這家公司能以多快的速度將這項創(chuàng)新技術(shù)推向產(chǎn)品化和量產(chǎn)。

當(dāng)下，激光雷達(dá)量產(chǎn)上車已經(jīng)形成潮流，國內(nèi)先行者已經(jīng)率先拿到了量產(chǎn)訂單。

而作為新技術(shù)派的奧銳達(dá)，正躍躍欲試，隨時準(zhǔn)備搶單。

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