? ? ? 目前，主流的 dToF 激光雷達技術已經從早期的純機械式激光雷達，逐漸轉向半固態(tài)與全固態(tài)激光雷達。由于半固態(tài)與全固態(tài)激光雷達結構更簡單，在使用壽命、小型化設計以及成本控制上具有顯著優(yōu)勢，因此在更長的時間范圍內，它們將成為車規(guī)級激光雷達乃至機器人用激光雷達的主流技術路線。
? ? ? 一、激光雷達技術路線以及光源技術的演進
? ? ? 在半固態(tài)激光雷達中，掃描部件通常采用 MEMS 或棱鏡/轉鏡的方式，而激光的光源也逐漸從光纖激光器或 EEL 切換至 VCSEL。自 2024 年起，VCSEL 在半固態(tài)激光雷達中的出貨量已經接近50%。隨著 VCSEL 在新一代激光雷達系統(tǒng)中展現(xiàn)出的低溫漂系數(shù)、窄線寬、低功耗等優(yōu)勢，采用 VCSEL 的激光雷達比例將會逐步上升。
? ? ? 在全固態(tài)激光雷達中，光源部分與掃描部分已經完全通過芯片固化（采用 VCSEL 的 1D 或 2D 電子陣列掃描），因此 VCSEL 激光芯片在全固態(tài)激光雷達中的占比達到了 100%。
? ? ? 2024 年量產上車的激光雷達中，除了來自海外廠商（如 Lumentum）的 VCSEL 產品外，國產 VCSEL 芯片也已經逐步實現(xiàn)前裝上車。例如，某友商的 VCSEL 芯片被應用于華為系的 D3 主雷達，而睿熙科技的 VCSEL 芯片則被用于圖達通系Robin-W靈雀W廣角激光雷達。邁入 2025 年，搭載國產 VCSEL 芯片的全固態(tài)激光雷達產品也將逐步在量產車型上得到應用。
? ? ? 二、光源技術的挑戰(zhàn)與睿熙芯片的特點
? ? ? 針對激光雷達用的 VCSEL 光源，有三個核心指標：? ?
? ? ? 在相同激光照射距離下，更高的 PCE 可以實現(xiàn)更遠的探測距離，或者在相同距離下實現(xiàn)更低的功耗。得益于睿熙的重構多結 SOMJ 架構，在同等測試條件下，睿熙 VCSEL 芯片能夠相較友商提升 28%。
? ? ? 對于基于 dTOF 原理的激光雷達而言，更高的重頻意味著 a) 更好的測距精度（更多的光子信號）；b) 更高的刷新幀率（更靈敏），因此在與國產SPAD搭配時，對激光雷達方案搭建方更加友好。得益于睿熙的重構多結 SOMJ 架構，睿熙 VCSEL 芯片的可靠性更強，能夠達到 2MHz 以上的重頻，均能滿足AEC-Q102車規(guī)級可靠性驗證（而同等條件下，通常水平僅能達到500kHz）。
? ? ? 低發(fā)散角有助于簡化激光雷達的光路設計并提升激光雷達的測距范圍。得益于睿熙的重構多結架構，睿熙 VCSEL 芯片已經可以做到 8°~10°的發(fā)散角，並且呈現(xiàn)高度集中化的高斯光斑分布，這將大大簡化光學設計并提升激光雷達的測距能力。
? ? ? 面對即將爆發(fā)的車規(guī)級、機器人用激光雷達市場，睿熙積極布局在車規(guī)級芯片 VCSEL產品，除參與編寫《機器人用激光雷達通用技術條件》等標準、布局超【20】項發(fā)明專利，也在線陣與面陣平臺做了超【10】款產品的充分準備。
