近期造車新勢力廠商發(fā)布的新款車型都加入了新的功能，那就是基于激光雷達（LiDAR）的自動駕駛方案。激光雷達是一種很早就被大眾所了解的實現自動駕駛的傳感器解決方案之一，我們在近期終于看到了量產落地。盡管目前自動駕駛的技術路線依然眾說紛紜，百家爭鳴，但是激光雷達越來越被方案廠商和主機廠商所選擇。

傳統(tǒng)的激光雷達有機械式激光雷達方案、MEMS激光雷達方等。傳統(tǒng)機械式激光雷達方案的光源和接收探測器采用器件物料堆疊的方式，對成本和組裝維護等來講都面臨著不小的挑戰(zhàn)。MEMS激光雷達在小型化和量產方面現在也逐步開始落地，但是MEMS激光雷達在后端軟件算法處理和MEMS微鏡的可靠性方面也面臨著一些問題。激光雷達要實現大批量量產，對可靠性和成本的要求非常高，業(yè)內激光雷達方案廠商為了解決上述兩個問題，開始把目光移向新興的基于垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）光源的激光雷達方案。

自從2017年蘋果將VCSEL應用在前置結構光方案實現人臉識別功能之后，VCSEL開始在消費電子領域得到廣泛的關注和應用。2020年，蘋果在新款iPad Pro和iPhone 12 Pro上先后采用后置激光雷達方案，依然采用了VCSEL作為核心的激光光源。

iPhone X前置結構光方案實現人臉識別

iPhone 12 Pro系列的后置激光雷達方案

經過在消費電子領域大批量使用，VCSEL開始被汽車電子應用關注，相關廠商開始研究直接替代傳統(tǒng)邊緣激光發(fā)射器（EEL）的可行性。VCSEL用于汽車應用，需要在可靠性和光功率密度方面都達到車規(guī)級激光雷達的要求。

在可靠性方面，VCSEL由于其結構具備比EEL更大的天然優(yōu)勢。麥姆斯咨詢了解到，國內常州縱慧芯光半導體科技有限公司（以下簡稱：縱慧芯光）已經于2020年完成AEC-Q102第三方車規(guī)認證，也是目前國內唯一一家通過該認證的廠商。

縱慧芯光于2020年8月通過AEC-Q102認證

據了解，縱慧芯光送AEC-Q102認證的VCSEL產品直接采用裸芯片方式，并沒有經過密封封裝，由此可看出縱慧芯光的VCSEL器件在可靠性方面具備強足的實力。

在光功率密度方面，VCSEL可以憑借增大陣列發(fā)光點個數來增加光功率。但是在激光雷達應用中，通過增加面積的方式增加光功率，對系統(tǒng)帶來的收益并不大，只有更高的光功率密度才能讓激光的探測距離更遠。2020年，各大VCSEL廠商紛紛發(fā)布多結VCSEL技術方案。所謂多結VCSEL技術就是通過增多發(fā)光量子層部分來提升單位電流下的光功率，從而提高器件的光功率密度。

多結VCSEL結構示意圖

VCSEL的多結結構相對于傳統(tǒng)單結結構，最大的變化是在外延結構的調整。麥姆斯咨詢了解到，縱慧芯光于2018年在常州自建外延產線，帶來的直接效益則是縱慧芯光在產品研發(fā)迭代速度方面遠快于采用無晶圓廠（Fabless）模式的VCSEL廠商。

通常情況下，VCSEL外延設備完成一輪外延生長只需要6個小時左右，而如果采用代工的方式開發(fā)新的結構，至少需要提前一個季度預定窗口期。在當前半導體產能吃緊的情況下，傳統(tǒng)Fabless廠商的研發(fā)迭代速度會受到巨大的影響。我們了解到，縱慧芯光的多結VCSEL產品性能已處于世界第一梯隊：光功率密度達到了5000W/mm2，已經接近于傳統(tǒng)EEL產品。縱慧芯光已經開發(fā)出808nm、850nm、905nm、940nm等各個波長的VCSEL產品系列，并且各系列產品都已具備多結技術儲備。目前，縱慧芯光已經獲得了IATF 16949體系符合性認證，為汽車激光雷達市場的爆發(fā)做好了充分的準備。

麥姆斯咨詢相信，經過VCSEL廠商的努力，能夠將激光雷達的成本大大降低，價格做到平民化，讓激光雷達技術實現真正的大批量量產，保護駕駛員和乘客生命安全。

編輯：jq