在年初的美国 CES 上，我们几乎把所有参展的激光雷达公司看了个遍。在《固态激光雷达成为 CES「主流」，但还未出现真正的巨头》这篇文章中，我们谈了谈对今年激光雷达发展的看法，其中重要主题就是：固态激光雷达。
毫无疑问，固态激光雷达是未来无人车必备的「秘密武器」。目前，世界上还没有哪家公司的固态激光雷达产品「上车」量产。车企、供应商和自动驾驶公司，都在密切留意固态激光雷达的最新发展。
哪家激光雷达公司在未来 3-5 年内掌握了无人驾驶「量产」的核心技术，哪家公司就赢得了未来。
虽然都在做「固态激光雷达」，但大家的技术路线却不尽相同，不过最终大家的目标很一致：做出满足车规级、低成本、易量产的固态激光雷达，同时还要保证研发进度不能落后于竞争对手。
「固态」的三种姿势
先来回顾固态激光雷达的几种技术路线，我们会逐一分析其优劣势：
MEMS：微机电系统，将传统机械式激光雷达中的旋转装置「电子化」，通过在硅基芯片上集成的微振镜来代替传统的机械式旋转装置，由微振镜反射激光的光线，批量生产可在一定程度上降低生产成本。
MEMS 的核心零件是「微振镜」，它在工作时会高频振动，对于实现车规级来说，这是天然的劣势。同时，这块微振镜的镜面尺寸依然不够大，并且还没有能够满足车规级温度要求的产品出现。
目前，采用 MEMS 技术路线的激光雷达公司不少，但这块「微振镜」却仍旧需要依靠外部采购，供应商包括荷兰 Innoluce、日本滨松等公司。（注：Innoluce 公司在 2016 年已经被英飞凌收购，可见微振镜对于 MEMS 激光雷达的重要性）
总之，微振镜将会成为选择 MEMS 路线的激光雷达公司必须面临的难关。解决不了微振镜问题，谈不上是一个拥有核心技术的激光雷达公司。
OPA：光学相控阵技术，这原本是用于军事雷达的一项技术。相控阵发射器由若干发射接收单元组成一个矩形阵列，通过改变阵列中不同单元发射光线的相位差，可以达到调节射出波角度和方向的目的。
固态激光雷达概念是 Quanergy 在 2016 年 CES 炒火的，而火的核心就 是 OPA 光学相控阵技术。
不过问题在于，OPA 技术从原理上就存在「旁瓣效应」，即激光在最大功率方向以外会形成「旁瓣」，导致激光能量被分散。其次，OPA 激光雷达的接收面大、信噪比也比较差。
从融资进程等因素来看，Quanergy 可能是最有实力解决这个问题的公司。不过在今年的 CES 上，Quanergy 并未展出实时扫描效果，而是用简易的动画来展示识别到的人，有点令人意外。
从技术原理来看，MEMS 和 OPA 各有千秋，但还是有共通点的，比如都使用了 ToF 时间飞行原理，都属于「扫描式」激光雷达。
除了 MEMS 和 OPA 路线之外，还有第三种：3D Flash，属于「非扫描式」激光雷达。
3D Flash：Flash 顾名思义，就是「闪光」，这种固态激光雷达像一个手电筒一样，发射一个面阵光，再通过高灵敏度的传感器绘制环境图像。
从原理上来说，这三种固态激光雷达的相同点在于都运用了「ToF 飞行时间」基本原理，不过 MEMS 和 OPA 依然属于「扫描式」，而 3D Flash 则属于「非扫描式」。
3D Flash 技术的天然优势在于: 首先是全固态，没有任何移动部件，更像是一个半导体产品。如此一来，在大批量生产从而降低成本、通过车规级方面，3D Flash 技术有天然的优势。
任何事物都有「两面性」，3D Flash 也有困惑众人的技术难题。
传统 3D Flash 激光雷达采用的是单脉冲测量，一个单脉冲如果要把整个视野照亮，需 要非常高的能量。因此，单脉冲的峰值功率能达到上百千瓦，甚至兆瓦级别。而兆瓦级别的功率，无法使用普通的半导体激光器，需要搭载固体激光器才行。但固体激光器成本极高，且极高的单次峰值也无法保证人眼安全。
目前，许多方案解决商会采用 1500nm 到 1800nm 的人眼安全激光波段。虽能大幅度提高人眼安全容限，但使用这样的长波段，普通的硅基传感器无法感光，因而不得不使用例如铟镓砷这样的传感器芯片。这种芯片极为特殊，且成本非常高昂。
中国公司掌握「核心科技」？
在年初逛 CES 的时候，我们遇到了一家叫做「光珀智能」的中国公司，是为数不多的选择 3D Flash 路线的公司，之前很少见诸于媒体。我们也在光珀团队回国后的第一时间对其进行了专访。
了解这家公司，先从产品说起。
光珀已经推出了第一代 ToF 传感器芯片，基于这一代芯片推出三个技术平台：GP001A、GP002A 和 GP003，分别满足不同距离下（近、中、远），强阳光下（100Klux），大场景（70⁰），高精度（<1%），高空间分辨率（0.06⁰V）等三维感知需求。
同时，基于这三个平台，研发了 4 款可应用于安防、仓储机器人、低速和高速无人车的产品，分别为基于 GP001A 平台的 Smart-SDC1 和 Wide-WAA1，基于 GP002A 平台的 Power-PBA2，以及基于 GP003 平台的 Ultra-UBA2。
也就是说，光珀的产品已经在安防、仓储等领域有了应用案例，亟待开发的就是无人车市场，相应的产品为 Ultra-UBA2。
Ultra-UBA2 的探测距离约为 60 米，探测视角为 70°H/40°V。GP003 平台的最远探测距离为 150 米（探测视角为 24°H/6°V），同样基于 GP003 平台，还可以打造不同探测距离、不同探测视角的固态激光雷达，多个不同性能的激光雷达搭配使用，可以实现 360 度、不同距离的感知。
为量产车用激光雷达提供「面阵传感器」
产品暂且说到这里，再来看看光珀是如何发挥自己独特的技术优势，来解决 3D Flash 由于发射单个大脉冲而带来的天然劣势。
光珀的核心技术是这样的：用一个脉冲序列，代替一个单脉冲，降低每一个脉冲的峰值。基于这样的核心原理，开发了光珀的核心技术。目前光珀使用的是一个组合脉冲序列，也就意味着每个脉冲的峰值被大幅压缩。压缩峰值后，使得光珀可以使用半导体激光器作为光源，同时符合人眼安全，更不需要去使用像 1550nm 那样的特殊波长，因此，光珀的传感器可以用硅来设计。
这就很容易理解，为什么光珀的激光雷达方案成本非常低：
- 光源使用的是半导体激光器，而不是所谓的固体激光器（半导体激光器是半导体元器件，成本和产量完全成线性关系，符合摩尔定律）；
- 硅基材料的传感器，工艺成熟，良品率高，且像素分辨率可以做的很高。
目前，光珀正在做第二代传感器芯片，相对于第一代传感器而言，量子效率提高了 5 倍，芯片的尺寸由 1/3 英寸变为了 2/3 英寸，整个面积大了 4 倍，也就意味着效率提升了 20 倍，产品性能也将是第一代芯片的 20 倍。如果光珀目前产品的性能指标不做变化，产品的平均功率会是现在的 1/20；如果功率不变，那么探测距离会提升 4-5 倍。（即把 20 开根号）
打个比方，光珀远距离产品性能将会表现为：10-20 瓦功耗、70°H/40°V 探测视角、150 米探测距离、体积会类似一个饭盒大小等。
这样的芯片的重要性，就好比 MEMS 激光雷达中的微振镜。光珀方面透露，他们的第二代传感器芯片将在 2018 年底完成量产。
今年年底通过「车规级」
其次是车规级问题。
光珀在产品研发之初，就是要做「车规级量产激光雷达」，所以早已投入了大量的精力来解决这方面问题，而这也是光珀的核心优势所在。
光珀的核心器件非常简单，而车规的核心问题就是核心器件。如果将光珀的激光雷达拆开就会发现，其内部结构非常简单。主要由 3 部分组成：
- 光珀面阵传感器做的传感器板；
- 激光光源板；
- 时间控制器。
光珀的第二代传感器芯片还会将 1 和 3 结合在一起，也就是说它不仅仅是一个传感器，还包含了时序控制。
目前光珀已经保证使用的每一个电子器件满足 AEC-Q100 的要求，同时光珀在「芯片层」做了大量的工作，比如已经加入了 FST(Functional Safety Test) 功能安全设计，整个激光雷达系统将达到 ASIL-B 的安全指标要求。当然，这个系统级别的安全指标需要通过认证，而光珀也计划在 2018 年年底开始这个认证。
至于最关键的生产问题，光珀选择的是核心组件自己生产，其他部分选择外协代工。
在看过诸多激光雷达公司之后，我们认为：解决了激光雷达的核心零部件问题，才能真正做到易生产、低成本、低功耗以及车规级。
不解决微振镜或者芯片级的问题，依然相当于一个「组装厂」，「核心科技」才是车企或 Tier 1 所看重的。
回顾年初 CES 上激光雷达的发展，我们认为固态激光雷达才是量产无人车的未来，而传统机械式激光雷达适用于小规模车队测试。
在「固态」这条起跑线上，对比了所有公司之后，我们认为光珀的技术路线选择、产品进展以及团队背景已经占了优势，算「靠谱」的那类创业公司。
关乎无人车未来的核心组件被一家中国公司造出来，总归是件好事。
原创声明： 本文为 GeekCar 原创作品，欢迎转载。转载时请在文章开头注明作者和「来源自 GeekCar」，并附上原文链接，不得修改原文内容，谢谢合作！
欢迎关注 GeekCar 微信公众号： GeekCar 极客汽车 （微信号：GeekCar）&极市 （微信号：geeket）。
