激光雷达回到未来

激光雷达正在成为一个越来越重要的自主驾驶的使能技术,以及先进的计算机视觉和雷达传感器芯片。但激光雷达系统也正在寻找进入各种各样的其他应用程序,如工业自动化,包括机器人、无人机。

先进的映射是激光雷达的另一个快速增长的市场,这并不完全是令人惊讶的考虑这是原始应用程序的技术。但在这一领域的工作正在映射变得更加强大和复杂由于激光雷达技术的新发展。事实上,激光雷达是用于定位一个巨大的玛雅大都市在危地马拉的丛林,其中包括成千上万的商业结构和广泛的堤道,被隐藏了几个世纪。

这些扩展用例以及持续形式因素的改进技术,预示着激光雷达市场。ABI研究公司预测市场汽车激光雷达仅到2027年将价值近130亿美元。

和激光雷达的发展,相关市场的增长。Yole开发署预测市场对氮化镓功率设备,例如,将享受79%的复合年增长率在未来五年,在2022年底达到4.6亿美元。电力GaN技术非常适合高性能和高频率使用,市场研究公司说。“激光雷达、无线电力和包络跟踪高端低/中压应用程序,和氮化镓是唯一的现有技术能够满足他们的需求,”笔记Yole安娜Villamor。

虽然主要的激光雷达厂商正在追求视觉自主车,他们为无人机今天航运产品,工业系统和映射,除了发展高级驾驶员辅助系统。

自治和辅助驾驶
然而,激光雷达的最大机会是汽车,减少移动部件工作正在进行,与固态设计这些系统的成本。

“对我来说,激光雷达是一种非常有趣的系统因为有这么有趣的组件都有相关半导体,”杰夫•米勒说产品策略师导师,西门子业务。“有一些非常有趣的工作被完成在硅光子学领域,试图使固态激光雷达。还有一些非常有趣的工作在更传统的激光雷达领域的激光,怎么走我怎么控制我的激光脉冲,和非常有趣的功率晶体管设计。然后是数据处理的角度。我怎么处理这种海量的数据我生产这些3 d激光雷达传感器的点云来吗?我怎么任何意义?最终,这是提供信息的价值可以开我的车,我的车不能开通过。之后,最终我们与这些传感器,因为这些东西的主要产品最终局面是无人驾驶车。”

早期的汽车激光雷达系统是旋转的圆顶屋顶的原型车。不会飞的汽车消费市场,当然可以。“商业化已经开始发生,”米勒说。“这需要像普通汽车。”

这就是事情真正开始变得有趣的激光雷达。“比赛是在低成本、小型、固态激光雷达,”伊恩•丹尼森说,高级组研发主任定制和集成电路包装组节奏,他指出,价格需要降至200美元或更少。“有一点淘金热。有很多创业公司,大量的投资。兴奋的一部分是有很多种硅设计面料的组合。你有互补金属氧化物半导体,可以肯定的是,但你也有硅光子学、硅MEMS。不同的球员有不同的观点,一部分技术组合应该。”

老板还说,激光雷达提供了优秀的深度分辨率和“一个伟大的自主车辆的特性中受益。这是真正的杀手级功能激光雷达。”

有什么不同
激光雷达的增长也带动了大电流,高频率,低阻,低电容功率晶体管,由GaN和其他奇异的半导体材料。

“我们看到趋势更多的集成带来更高的性能达到III / V材料为传统硅系统,”Chris锥,说产品营销经理的导师。“激光雷达设计对几何高度敏感,需要许多相同的功能为硅光子集成电路设计开发的,包括生成基于曲线设计组件对象的能力,能够组装与多个波导设计组件类型以及所需的蜡烛和过渡,和多域电路仿真与适当的建模的光学,电子的行为。非常重要的是,物理验证需要光子支持结构,作为标准验证是容易产生大量的错误的错误。使用标准的刚果民主共和国检查技术将产生大量的假阳性不能充分了。他们没有选择放弃大套检查,它允许真正的错误掩盖。”

因此,工具供应商正在寻找不同的方法。“激光雷达需要新的设计考虑,这将需要灵活设计工具占新方法,“锥说。“但您可以应用相同的知名发展里程碑激光雷达设计——设计完成,通过仿真和布局验证设计分析,包括刚果民主共和国、lv和布线后提取。”

一些专家不描述MEMS设备作为固态组件,因为他们移动部件,和一些激光雷达厂商转向相控阵列代替MEMS。

说:“不同的人采取不同的方法,抑扬顿挫的高秤。“硅光子学是一个很好的适合一个问题像激光雷达,激光雷达光学应用。如果你可以使用光学操纵光,你已经获取到一个解决方案,不是试图跟上光的频率。这是使用光本身。”

混合与光子学和CMOS MEMS芯片提出了合作设计的问题,他说。“这是混合技术。”

不缺乏投资者
随着激光雷达的前景增加,那么对这种技术的资助。三个激光雷达系统的领先供应商都是总部设在硅谷——调速发电机激光雷达,Quanergy系统和Cepton技术。所有在过去一年已经扩大业务。

虽然这些公司正在成熟和准备激光雷达系统的大汽车制造商和他们的一级供应商,他们正在追求资金充足的创业公司。极光创新系列捡起9000万美元的资金,共同Greylock Partners和指数投资。美国密歇根州安阿伯的可能迁移。获得了1150万美元的种子资金,从我公司宝马和丰田AI企业。从革命的崛起西雅图SEEVA技术得到了200万美元的种子基金和其他投资者。Nuro正在开发无人驾驶运载工具,最近披露的接收9200万美元在一个首轮私募融资轮中榕树给予合作伙伴。LeddarTech魁北克,加拿大魁北克,去年筹集了1.01亿美元在C系列资金由欧司朗,加入了德尔福汽车、Magneti公司制作,设备和集成技术。

“我们认为市场是要求两件事,”阿南德•格帕兰说,首席技术官的圣何塞,这家位于加州山景城的调速发电机、高性能传感robotaxis和小的外形ADAS应用程序的传感器。但他也认为工业应用激光雷达系统作为一个快速增长的市场,随着无人机和映射。

“映射市场继续发展和增长,”他说。“我们的重心由简单地提供高清地图提供高清地图视图的实现自动驾驶。我们继续看到intermap市场,拥有360°的视野结合一个非常准确的激光雷达是很重要,很明显,好好高清地图。我们继续看到很多增长空间。激光雷达的人们发现很多有趣的用途,如区域映射。激光雷达是激动人心的领域,一般来说,要看到所有的新的应用程序。绝对,ADAS空间,激光雷达已经成为公认的形态对于大多数ADAS系统。电动汽车和ADAS项目在世界各地都是使用激光雷达。”

激光雷达是特别有用,当雪巷道,掩盖车道标记,使计算机视觉很难工作。

图1:调速发电机的激光雷达模块。来源:调速发电机

在生产发展中激光雷达的一大挑战是环境问题,如操作在105°C的温度,和150°C,连同-40°C条件,根据调速发电机首席技术官。这将是汽车的关键应用,进而将推动其他应用程序和功能。

“当你开始看到这第一波激光雷达的部署,你也会开始看到越来越多的智慧或情报被烤成这些传感器,提供高水平的功能,如定位或跟踪对象。激光雷达的计算量也会不断增加。这是另一个领域,你将看到更多的工作,
更有趣的产品在未来几年出来,在域内嵌入智能传感器,”格帕兰说。

Quanergy CEO Louay Eldada也看到了提高激光雷达的市场。“事情正在成为现实。它变得更容易穿过噪音,”他说。“我们得到了一些大合同在汽车安全、工业自动化、映射、陆地和空中无人机的映射。”

Quanergy构建固态激光雷达产品,采用光学相位阵列。我们的目标是把激光雷达系统级芯片设备的价格降到100美元,根据Eldada。“激光雷达的主要传感器必须四级。我们要支持汽车行业。”

图2:Quanergy固态激光雷达传感器。来源:Quanergy。

激光雷达估计有50家公司的业务,和该字段将在未来几年。但在短期内,新公司仍出现。Cepton科技成立于2016年。启动的副总裁马克•麦考德工程,说他的团队正在致力于为汽车应用程序远程传感器,和公司预计将在今年下半年生产产品。

魏苇、Cepton业务发展总监说的50家公司在激光雷达市场,不到5可以实现激光雷达系统的200多米。他看到更多的汽车制造商的原型阶段与他们今年年底最先进的汽车。

结论
激光雷达市场仍然处于刚刚起步的阶段,作为汽车电子而言。但这种技术的市场增长远远超出一个垂直市场。映射作为激光雷达技术的一个重要应用程序返回。传感器的使用无人机和机器人可以赚钱的一些公司,。

考虑该技术相对模糊的几年前,那是一个很大的变化。价格继续下降,将会出现在更多的应用程序。激光雷达的实际增长阶段尚未到来。

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