下一代激光雷達要來了？近期多家廠商推出FMCW技術方案

電子發燒友網報道（文/梁浩斌）今年我們可以發現不少廠商都展示了自家的FMCW激光雷達方案，包括發射和接收方面的器件等。FMCW是一種測距技術，相比于目前主流采用ToF測距的激光雷達，結構更簡單，可靠性更高，且抗干擾能力極強，被認為是下一代固態激光雷達的核心技術之一。

ToF路線趨于成熟，FMCW換道出發

目前在市場上銷售的激光雷達，基本都采用ToF測距。ToF也就是飛行時間，通過直接測量發射激光和回波信號的時間差計算出距離信息，探測精度高，響應速度快。這也是目前市場應用最廣泛，最成熟的測距方式。

一般激光雷達由發射、接收、掃描三個核心結構組成，然后通過信號控制和處理模塊對三個核心結構組成的部分進行控制，并將獲取到的信息進行處理。

而ToF作為測距技術的一種，主要是關聯到發射和接收兩個部分。目前在各家激光雷達廠商的產品中，特別是自動駕駛激光雷達上，最主要的差異在光源和掃描方式上。比如圖達通和Luminar、鐳神等廠商選擇使用1550nm的光纖激光器作為光源，這種光源成本更高，但對人眼更加安全，因此功率可以更高，探測距離可以更遠。

光源方面在905nm的激光上，還有EEL和VCSEL的區別，這里就不展開贅述了。盡管光源的選擇多種多樣，但實際上采用的都是相同的測距原理，即使是純固態的Flash激光雷達，只是發光源由單點變成陣列，不再通過相應的活動掃描部件對場景使用單點激光進行掃描。

而正是由于ToF路線在工程和技術上更容易實現，ToF激光雷達也就成為較早一批激光雷達公司所選擇的方向，因此目前搭載激光雷達的量產車型上，均采用ToF激光雷達。

自2018年開始，多家激光雷達初創公司開始嶄露頭角，并紛紛把目光投向FMCW激光雷達的路線。FMCW即調頻連續波，這種測距方式其實在過往的毫米波雷達等領域中已經被廣泛應用。它的測距原理是通過發射連續變化頻率的激光束，通過分光器將一部分光作為參考光，另一部分光發射出去后，再用混頻探測技術測量回波信號和參考光的頻率差，間接計算出與被測物體的距離。

由于多普勒效應的存在，以激光雷達為參照系，使用FMCW測距時，被測物體如果正在遠離激光雷達，那么反射回來的光頻率就會降低；反之反射回來的光頻率就會變高。根據這種變化的規律，還可以計算出被測物體當時的速度信息。這就是FMCW測距的原理。

FMCW激光雷達中發射和接收，都需要用到硅光芯片，與光通信產品類似，即與普通的硅基集成電路芯片相比，硅光芯片能導電的同時還能作為光通信的介質。

有業內人士認為，2018年開始多家激光雷達初創公司瞄準FMCW技術，這是由于FMCW激光雷達高度依賴硅光工藝，而硅光工藝也是從2018年才開始成熟。當然，ToF激光雷達的成熟，也是初創公司選擇新技術路線的重要原因。

FMCW產業鏈加速進入成熟期？

我們看到包括光迅科技、國科光芯、飛芯電子等企業在早前展示了他們的FMCW相關產品。比如光迅科技作為國內光通信領域的龍頭之一，也開發出了激光雷達的發射和接收光學部件相關產品。

據光迅科技介紹，目前可以提供窄線寬1550nm DFB（分布式反饋激光器）激光器、窄線寬C-band ITLA Laser、1550nm FMCW BPD（光電平衡探測器）、1550nm FMCW ICR（紅外濾光片）、1550nm FMCW硅光及光電合封模組等底層器件等。

其中，光迅科技基于自有芯片的DFB激光器年產能超億片，供應鏈成熟可控，且該系列產品連續10年以上零故障運行。而ITLA產品是光迅科技近年來重點投入的核心產品，從芯片、器件到模塊均由公司自行設計、生產，實現了核心技術、工藝全序列的自主化。

國科光芯則展示了一款FMCW激光雷達光引擎，據工作人員介紹，該光引擎是一個集成化的芯片解決方案，其中集成了光源、發射和接收結構。國科光芯基于氮化硅芯片技術的兼容性以及高度集成優勢，可以將目前FMCW激光雷達的分立結構方案成本大幅壓縮，并快速、低成本地組裝出激光雷達模組。

飛芯電子則基于FMCW推出了一款超遠距離激光測距儀，采用優化的發射和接收光路設計，可以實現更遠的測距距離和精度。

另外，近期硅光子學初創公司SiLC宣布推出四款專業的EyeonicTM視覺系統，該視覺系統采用了FMCW激光雷達技術，探測距離覆蓋50米、150米、300米，最高甚至可以達到1250米。其中50米距離的版本為AI機器視覺服務，比如機器人、卡車裝載等；150米距離的版本適用于家庭安防、工廠自動化應用等；300米距離版本能夠應用到汽車ADAS和自動駕駛等系統上；而1250米的版本應用目標是無人機跟蹤、機場等等。

在商用落地方面，近期洛微科技與長城汽車達成技術合作協議，雙方就用于城市NOH應用場景的FMCW4D激光雷達產品，高階智能駕駛感知技術與應用場景探索應用展開深入合作。洛微科技是國內首家展示基于自研硅光OPA和FMCW芯片的激光雷達廠商，早在2021年就推出了樣品。

鐳神智能近期也透露，公司在今年年底將會推出FMCW 激光雷達產品。各大廠商的產品亮相，以及合作落地的進展，似乎都預示著FMCW激光雷達產業鏈正在走向成熟。

寫在最后

作為未來純固態激光雷達的重要技術路線，FMCW激光雷達從2018年開始進入高速發展期，經過近5年的發展，目前已經越來越接近量產狀態。不過如果從自動駕駛應用來看，由于汽車行業認證方面的周期，至少到2025年，市面上我們能看到的激光雷達都會是采用ToF測距的形式。而采用Flash光源的激光雷達也已經出現在量產車型上，極石01就搭載了禾賽的Flash補盲激光雷達。

但最終激光雷達哪種形式會成為最終贏家，還要看誰能大規模量產，且足夠便宜，否則技術先進性將無法轉變為優勢。