汽車、機器人和物聯網設備使用視覺傳感器來查看環境并支持智能決策，例如將汽車保持在車道內。一種輔助汽車視覺系統的流行技術稱為LiDAR（光檢測和測距），這是一種基于激光的方法來瞄準物體，然后測量反射光返回的時間。當光線充足且天氣晴朗時，攝像頭傳感器可在汽車 1 級和 2 級高級駕駛輔助系統 (ADAS) 應用中正常工作。但是，一旦出現黑暗、下雪或下雨，您真的會想要添加一個 LiDAR 系統來更準確地觀察物體，以便 ADAS 可以更安全地做出決策。

挑戰在于了解激光雷達市場本身的發展方向。

用于 ADAS 的 LiDAR 技術的快速增長

Yole Développement列出了 LiDAR 的五個細分市場：ADAS 車輛、機器人車輛、地形、風力和工業。僅就 ADAS 而言，Yole 預測用于 ADAS 車輛的 LiDAR 技術將從 2019 年的僅 1900 萬美元增長到 2025 年驚人的 1.7B 美元，復合年增長率為 114%。

資料來源：Yole Développement，2020

一些 LiDAR 技術將用于往往是低成本設備的短距離應用，例如檢測汽車或機器人的盲點。還需要遠程 LiDAR 來檢測更遠距離的汽車物體，例如巖石或水泥障礙物。4 級和 5 級的自動駕駛汽車將需要這樣做以確保安全。遠程 LiDAR 的缺點是其成本高于短距離設備。

多種拓撲和方法使設計決策變得復雜

在研究 ADAS 的所有類型的傳感器時，研究公司Guidehouse Insights預測，到 2030 年，LiDAR 的數量將增長到 3億臺。這些數字包括短程和遠程 LiDAR 的組合。

資料來源：Guidehouse Insights，2020

在這兩個類別中，LiDAR 傳感器中使用的拓撲結構都沒有一刀切，因為需要考慮多個因素：測量過程、激光發射器、光束轉向和光電探測器接收器。IDTechEx Research的一項研究列出了在考慮基于 LiDAR 的系統時有多少技術方法：

資料來源：IDTechEx 研究

僅在光束控制下，設計人員可以考慮四種不同的技術來實現 LiDAR：機械掃描、準固態（微機械）、具有光學相控陣的固態（混合）和具有 Flash 技術的純固態。每種方法都有優缺點，主要與尺寸、成本和可靠性有關。例如，機械系統具有較大的轉向角但尺寸較大，而固態選項較小，沒有移動部件。基于閃存的系統成本低且易于集成，但更容易受到通道串擾的影響。平衡所有這些權衡需要時間和經驗。

更復雜的是，設計人員需要在不同的測量方法之間做出決定，如 IDTechEx 研究圖表所示，其中最重要的是兩種方法：

• 飛行時間 (ToF) – 這種方法使用更簡單的設計，經過驗證且成本更低，但它存在返回信號弱、噪聲大、干擾大以及需要高帶寬電子設備的問題。
• 調頻連續波 (FMCW) – 這種方法不受環境噪聲和干擾的影響，但信號放大、波束控制和成本控制更加困難。

對即將到來的 LiDAR 公司的巨額投資

所有這些設計和實施激光雷達系統的各種方法都解釋了為什么該領域有如此多的市場參與者——這使得選擇供應商變得更加困難。根據 IDTechEx Research 的數據，有 100 多家 LiDAR 技術供應商，以及 100 多個研發團隊致力于所有各種方法。

資料來源：IDTechEx 研究

該報告按以下國家/地區對 LiDAR 供應商進行排名：美國、中國、日本、德國、其他歐洲、韓國、加拿大、英國、以色列（來源：IDTechEx Research）。雖然創新在世界范圍內廣泛存在，但您可以期待在未來幾年這些供應商和 LiDAR 方法之間會出現一些整合。

Microchip 可以為任何具有關鍵組件的方法做出貢獻

無論您采用哪種 LiDAR 技術，Microchip 都可以通過提供多個用于LiDAR系統內部的重要組件來幫助您進行系統設計。

與自動駕駛相關的關鍵問題之一是確保來自傳感器的數據的完整性。Microchip的CryptoAutomotive? 安全設備有助于保護系統免受網絡攻擊，并支持對來自傳感器的數據進行身份驗證。

現場可編程門陣列 (FPGA) 位于 LiDAR 傳感器的核心。所述PolarFire?的FPGA基于和RISC-V PolarFire的SoC的FPGA理想地適合于本申請中，當低功耗，單粒子翻轉（SEU）免疫和小外形是關鍵的要求。

雖然基于石英的振蕩器已成為近 100 年的行業標準，但現在大多數系統都包含微機電系統(MEMS) 振蕩器。MEMS 器件提供更高的機械沖擊額定值，更可靠，提供更高的溫度穩定性，并且實際上可以在現場進行編程。

LiDAR 傳感器和汽車微控制器之間的電氣連接通過以太網組件提供服務。Microchip 產品通過了 AEC-Q100 認證并針對高速吞吐量進行了優化，這是安全 ADAS 應用所必需的。

在惡劣的汽車環境中分配清潔電源是通過電源管理 IC 實現的，例如 Microchip 的 PWM 控制器、開關穩壓器、電荷泵 DC-DC 轉換器、CPU/系統監控器、功率 MOSFET 驅動器和低壓降 (LDO) 穩壓器.

概括

由于 ADAS 要求的復雜性，LiDAR 市場無疑是當今增長最快的產品領域之一。這就是為什么世界各地涌現出如此多的供應商和方法的原因。汽車設計團隊將不得不在多種方法之間導航，以提出滿足尺寸和成本指標的最佳解決方案。隨著單位數量的增加以及實施競爭的成熟，成本將繼續呈下降趨勢，從而使更多車輛能夠使用 LiDAR。