激光雷達，簡稱光達，是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。也就是無人車上不停旋轉發射激光束的“帽子”，通過反射回來的信號繪制出周圍環境的3D模型。

雖然該技術主要為自動駕駛開發服務，但其應用正在以迅猛的速度進入其它領域。

激光雷達不僅正在成為自動駕駛技術中越來越重要的一部分，也促進著計算機視覺和雷達傳感器芯片的發展。與此同時，激光雷達系統也正在進入各種其他應用領域，例如機器人和無人機的工業自動化領域。

對激光雷達而言，作為該技術的最初應用領域，高級測繪是其另一個快速增長的市場。隨著激光雷達技術的新發展，測繪系統變得更加強大而復雜，該領域的相關工作也取得了顯著的進展。事實上，激光雷達已被應用到在危地馬拉的叢林中定位龐大的瑪雅都市，其中包括幾個世紀以來一直被隱藏著的數千種結構和數千條縱橫交錯的商業道路。

瑪雅都市蒂卡爾的新發現（圖片來源：http://wemedia.ifeng.com）

越來越多的應用案例以及技術的持續改進對于激光雷達市場來說是個良好的開端。ABI Research預測，截至2027年，汽車激光雷達的市場價值將達到近130億美元。

隨著激光雷達的發展，相關市場也會出現增長。據Yole Développement預測，氮化鎵功率器件的市場將在未來五年內實現79％的年復合增長率，并在2022年底收獲4. 6億美元。該市場研究公司表示，氮化鎵功率技術非常適用于高性能和高頻率器件。Yole的Ana Villamor指出： “激光雷達、無線電源和包絡跟蹤是高端的低/中壓應用，而氮化鎵是唯一能夠滿足其要求的現有技術。”

因此，雖然領先的激光雷達供應商依然追求著自動駕駛汽車的愿景，但除了開發先進的駕駛員輔助系統之外，他們還在為無人機、工業系統和測繪領域開發產品。

自動駕駛/輔助駕駛

目前，激光雷達的最大機遇與市場仍然是汽車領域，并且正在努力通過固態設計減少運動部件的數量和相應系統的成本。

也因此引發了激光雷達領域的激烈競爭。“競爭的目標是低成本、小尺寸的固態激光雷達，”Cadence定制IC封裝事業部高級研發總監Ian Dennison指出，“標價需要降到200美元或更低…仿佛又是一場淘金熱…這個領域有很多初創公司，吸引了大量的投資。而其魅力的部分原因在于它混合了各種各樣的硅設計技術：CMOS，硅光子學，硅MEMS等。不同的參與者對技術組合持有著不同的看法。“

Dennison同時指出激光雷達有著出色的深度分辨率技術， “這對于自動駕駛汽車的表征具有很大的好處， 這是激光雷達真正的殺手锏。”

殊途同歸

激光雷達的發展也推動了對用氮化鎵和其他特種半導體材料制造的高電流、高頻、低電阻、低電容功率晶體管的需求。

部分專家由于MEMS器件具有移動部件而認為它們不是固態元件，一些激光雷達供應商也已經由MEMS而轉向相控陣。

“不同的人采取不同的方法，”Cadence的Dennison表示，“硅光子學非常適合像激光雷達這樣的、基于光的應用。如果你可以使用光子學來操縱光線，那么你已經開始研究一種不企圖跟上光頻率的解決方案——使用原始光線的方案。

Dennison指出，將MEMS與光子學、CMOS芯片相結合代表了協同設計的領域， “這就是混合技術。”

投資熱潮

激光雷達的可觀前景也引發著投資熱潮。該系統的三家主要供應商都位于硅谷——Velodyne LiDAR，Quanergy Systems和Cepton Technologies，這三家都在過去一年中擴大了業務范圍。

這些公司在為大型汽車制造商及其一級供應商開發成熟的激光雷達系統的同時，也面臨著來自資金雄厚的初創公司的競爭挑戰。Aurora Innovation剛剛獲得了由Greylock Partners和Index Ventures共同領投的A輪融資9000萬美元；密歇根州的May Mobility從BMW i Ventures和Toyota AI Ventures獲得了1150萬美元的種子資金；位于西雅圖的SEEVA Technologies從Revolution's Rise of the Rest Seed Fund和其他投資者那里獲得了200萬美元。正在開發自動駕駛運載工具的Nuro，最近公布從Banyan Capital和Greylock Partners獲得了A輪融資9200萬美元。加拿大魁北克市的LeddarTech去年獲得了由Osram領投的C輪融資1.01億美元，其中的投資者包括Delphi Automotive、Magneti Marelli和Integrated Device Technology。

“我們認為市場需要兩樣東西，” Velodyne（總部位于加利福尼亞州圣何塞市）首席技術官Anand Gopalan表示，“機器人軸的高性能傳感器和ADAS（自動數據采集系統）應用的小型傳感器。” 但他也將工業應用視為激光雷達系統、無人機和測繪的快速增長市場。

“測繪市場將繼續發展壯大，”他表示， “我們的重點將從簡單地提供高清地圖轉向提供可實現自動駕駛的高清地圖。可以預見，具有360°視野和真正精確的激光雷達的交互式測繪市場是非常重要的，因為這樣可以拍攝出高清晰度的地圖，我們相信該領域將會繼續得到大力發展。人們正在全面地發現激光雷達的許多有趣用途，例如區域測繪。總的來說，激光雷達作為一個領域，能實現多種多樣的新型應用是令人興奮的。當然，在ADAS領域，激光雷達已成為大多數ADAS系統的一種模式：全世界的電動汽車和ADAS項目都在使用激光雷達。“

當道路上有積雪覆蓋了車道標記而使計算機視覺系統難以工作時，激光雷達的作用則更加得以凸顯。

Velodyne的激光雷達模塊（資料來源：Velodyne）

根據Velodyne首席技術官的闡述，開發汽車級激光雷達的一大挑戰是環境問題，例如如何在105°C、高達150°C、或低至-40°C的溫度條件下工作。該挑戰對汽車應用至關重要，而汽車應用又將推動其他應用和功能的發展。

“當激光雷達被投入應用時，也意味著在其背后有著越來越多的智能模塊為其提供高級功能，如本地化或對象跟蹤功能。激光雷達中的計算量也在不斷增加。在接下來的幾年中，內嵌智能模塊的傳感器領域將出現更多有趣的產品，“Gopalan表示。

Quanergy首席執行官Louay Eldada也對激光雷達市場的迅猛發展趨勢表示認同。 “這是真的。我們可以更坦然地應對質疑，“他表示，“我們的業務在汽車安全、工業自動化以及無人機進行地面和航空測繪等方面都取得了可喜的成績。”

Quanergy采用光學相位陣列制造固態激光雷達產品。根據Eldada的闡述，他們的目標是將激光雷達片上系統設備的價格降至100美元， “激光雷達是第4級必備的主要傳感器。我們希望為汽車行業提供支持。”

Quanergy的固態激光雷達傳感器（資料來源：Quanergy）

目前從事激光雷達業務的公司約有50家，未來幾年該領域將會出現優勝劣汰。但從短期來看，新公司仍在崛起。Cepton Technologies成立于2016年，該公司的工程副總裁Mark McCord表示，他的團隊正致力于汽車應用中的遠程傳感器，并預計在今年下半年推出汽車級產品。

Cepton業務開發總監Wei Wei表示，在激光雷達市場的50家公司中，只有不到5家能夠提供200米或距離更遠的激光雷達系統。他認為，到今年年底，更多的汽車制造商將向市場推出自家最先進的汽車產品。

結語

就汽車電子而言，激光雷達市場仍處于初期階段；但這項技術的市場正在跨越單一的垂直市場而蓬勃發展著。測繪已經成為激光雷達技術的重要應用，傳感器在無人機和機器人領域的應用也前景明朗。

考慮到這項技術的概念在幾年前還很模糊，目前的階段已經取得了很大的進步。而隨著價格的不斷下降，激光雷達技術無疑將出現在更多的應用領域中，真正迅猛的發展階段即將到來，讓我們翹首以待。