當(dāng)車載激光雷達(dá)大紅大紫的時候，作為光學(xué)傳感的供應(yīng)商要談一談為工業(yè)雷達(dá)的技術(shù)升級？您沒聽錯，我們這次主要談?wù)勑碌脑鲩L點和機(jī)會下對新器件的開發(fā)要求。因為老的車載格局已定，除卻部分終端自研的格局?jǐn)_動和FMCW的在非價格敏感的商機(jī)斬獲，車載TOF激光雷達(dá)市場格局基本固定了，這里餅再大，短期內(nèi)既難以實現(xiàn)正向現(xiàn)金流，也難以突破現(xiàn)有格局。

什么格局：聚焦905/940 nm的TOF主雷達(dá)而言，我們可以基于公開消息梳理得出， 前向主雷達(dá)路線逐步地向華為D系列的產(chǎn)品在聚焦收斂，VCSEL+1D轉(zhuǎn)鏡+SPAD似乎成了主雷達(dá)當(dāng)下的最終解。且定點基本不外乎這幾家公司的產(chǎn)品矩陣。

（華為的激光雷達(dá)以系統(tǒng)組件形式內(nèi)嵌在解決方案里面，避免了激烈的硬件價格戰(zhàn)，這也是某種程度上區(qū)別于其他三家的底層差異）

造成如上局面的，表面上是說多線化和更高的分辨能力帶來的優(yōu)勢，倒不如說SPAD產(chǎn)品帶來的極致多線的性價比和更大的應(yīng)用想象空間。

沒錯，在這個經(jīng)世致用的時代談極品主義注定是要被現(xiàn)實毒打的，畢竟目前主流的走量型市場需求是“性價比”，終端市場的需求倒逼車廠追求性價比，車廠OEM大佬也追求各種硬件構(gòu)成的性價比，倒逼激光雷達(dá)廠家以性價比為錨點開發(fā)迭代各種產(chǎn)品。

如何做出更有性價比的產(chǎn)品呢？筆者思考，大概方法有3： 

• 頭部廠家利用在手里的資源能自己干的都自己干（一則可以有自己研發(fā)的獨特性質(zhì)，二則是把供應(yīng)鏈的利潤轉(zhuǎn)移到自己手里，車廠干模組、模組廠干芯片已屢見不鮮）。

• 通過時間差和資源押注傾斜打造爆款，塑造市場領(lǐng)導(dǎo)者角色后，通過數(shù)百萬量級的大規(guī)模采購談判，獲得較為優(yōu)惠的價格或者自己研發(fā)替換供應(yīng)商。

• 短期虧本賣賺吆喝和市占率，1-2年后提供平替產(chǎn)品利用和客戶的合作粘性推動客戶升級。 

  
  

以上的一切都是因為車載行業(yè)極致的競爭和勝者通吃的餐桌分餅原則，過剩產(chǎn)能不出清，還會一直持續(xù)下去，只能交給時間去消化。這個事情嚴(yán)重到，工業(yè)和信息化部、中國汽車工業(yè)協(xié)會、全國工商聯(lián)汽車經(jīng)銷商商會及商務(wù)部公開表態(tài)，明確反對行業(yè)“內(nèi)卷式”競爭，推動產(chǎn)業(yè)向技術(shù)創(chuàng)新與高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型的階段。不過倡議和表態(tài)不是法律，約束力自然也不同。

具體到一個案例，在SiPM和SPAD的選擇上，作為一個激光雷達(dá)的研發(fā)團(tuán)隊大概會有如下的一個分析，在時間緊，任務(wù)重，要求高，成本低的約束條件下，所有的新研發(fā)都似乎成就了SPAD-SOC，當(dāng)然從另外一個角度可以說SPAD替換SIPM這是當(dāng)下內(nèi)卷競爭時代倒逼下的潮流。畢竟SIPM方案吃資源、投入大、難度高、線束上不去（和遙遙領(lǐng)先比肩192/500+線）、當(dāng)車廠想要自己研發(fā)的時候，很多難題不好解。

*如果公司有第二增長曲線，而第二增長曲線要求近距離超高分辨或排斥半固態(tài)度掃描結(jié)構(gòu)（振/轉(zhuǎn)/MEMS Mirror），則SPAD SOC為首選。

類似當(dāng)SiPM出現(xiàn)的時候，很多人唱衰APD的時候一樣，SPAD出現(xiàn)了后，腳踩APD之外，SiPM也被帶了進(jìn)來成為了被唱衰的主角。畢竟SPAD是天然的數(shù)字器件，方便度和集成程度領(lǐng)先一大截。但是距離直出的SPAD方便了用戶用雷達(dá)自己研發(fā)雷達(dá)，同時削弱了激光雷達(dá)公司的存在壁壘，以激光雷達(dá)模組的多用途立命的公司當(dāng)下如何對待SPAD就決定了5年后該公司的生存界面，全面押注，有限接入，保持對技術(shù)發(fā)展的動態(tài)監(jiān)控但不做資源投入？等都是可能采取的措施。當(dāng)車載LiDAR市場無法支撐TOP4之外的企業(yè)用激光雷達(dá)描繪三維世界的理想的時候，擺在面前需要選擇路徑一則是放棄制作激光雷達(dá)這條線，二則是開發(fā)新的應(yīng)用場景并且持續(xù)維持，等待激光雷達(dá)這個3D數(shù)字化模組的價值回調(diào)的周期，畢竟內(nèi)卷式的競爭終有結(jié)束的那一天，但技術(shù)升級的腳步不會因為內(nèi)卷而停歇，那些僅僅專注于成本的立項選擇，假以時日到底會限制其在高端場景和差異化場景的性能突破，作為企業(yè)的研發(fā)負(fù)責(zé)人和產(chǎn)品負(fù)責(zé)人不得不作深度思考。這里我們建議激光雷達(dá)系統(tǒng)及硬件模組公司采取的態(tài)度是，一邊通過做工業(yè)測繪無人機(jī)移動平臺特種應(yīng)用實現(xiàn)盈利項目養(yǎng)活團(tuán)隊，一邊通過選擇1-2款核心SPAD器件做1-2款產(chǎn)品保持對SPAD SOC產(chǎn)品化的能力，等待芯片公司的升級，以實現(xiàn)對SPAD SOC技術(shù)的優(yōu)劣勢的邊界的把握。

針對想要在工業(yè)激光雷達(dá)的多種應(yīng)用場景下做一些項目拿到一些訂單持續(xù)積攢底層技術(shù)的團(tuán)隊而言，我們期待和您一起探索光子學(xué)在測距領(lǐng)域的極致性能和規(guī)模下的性價比。

當(dāng)我們真的靜下心來調(diào)查和思考的時候，我們發(fā)現(xiàn)目前工業(yè)激光雷達(dá)的存在場景多元、需求不一、價格敏感度因人而異的現(xiàn)狀。從濱松近期接觸到的需求來看，有一類伙伴要持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品在corner case的參數(shù)指標(biāo)，實現(xiàn)出海業(yè)務(wù)和海外擴(kuò)展，他們不希望自己的產(chǎn)品產(chǎn)生退貨維修。另外一類伙伴需要解決的是目前系統(tǒng)成本過高，需要小型化，需要低成本。當(dāng)下咨詢量最大的2個方向是，工業(yè)AGV激光雷達(dá)和割草機(jī)激光雷達(dá)這兩類。

上述案例分析，可以提示我們，工業(yè)測距場景下對測距雷達(dá)的需求上，要求探測器具備很好的測距精度，很強的環(huán)境光動態(tài)使用環(huán)境，同時具備高低反物體的檢出效果，同時在保持測距精度的時候?qū)崿F(xiàn)長時間工作等特征。

目前濱松在工業(yè)應(yīng)用場景從距離角度可以有如下產(chǎn)品類別貨架商品作為基礎(chǔ)：

基于如上產(chǎn)品的基材，濱松持續(xù)發(fā)力在產(chǎn)品細(xì)節(jié)優(yōu)化上的升級，即將發(fā)布如下的5款以解決corner case和提升性能的“老”類型產(chǎn)品，方便濱松的用戶產(chǎn)品升級。

第一款升級：長拖尾的抑制型Si-APD：S17644-02/-05（800 nm峰值） 和S17645-02/-05（840 nm峰值）系列。

開發(fā)背景： 長尾是在陽光或高功率激光下容易發(fā)生的現(xiàn)象。當(dāng)激光功率較高時，許多載波生成并且造成 APD 飽和。然后，這些飽和載流子以較長的延遲（幾十微秒）釋放。當(dāng)出現(xiàn)長尾時，來自TIA的脈沖寬度變寬造成Dead Time變長，無法獲得多個回波影響測距效果。我們通過修改內(nèi)部結(jié)構(gòu)成功改進(jìn)了APD的性能，使用戶的產(chǎn)品即便是面對有強信號光入射的狀態(tài)下仍舊能夠獲得多個回波。

（通過單純的替換APD，不改變其他條件，實現(xiàn)延遲大范圍縮減的效果如上圖）

第二款升級：耐強光入射型Si-APD：S16418-05B系列，峰值840 nm，bare die交付，可適配COB TO封裝等。

開發(fā)背景：Robust APD 是一種顯著提高耐光性的產(chǎn)品，尤其是在高溫下，其與傳統(tǒng) APD 相比，來自其他激光雷達(dá)模塊的激光直接進(jìn)入或近距離高反射率物體的反射光入射后，仍舊保持穩(wěn)定的輸出，大大降低了激光雷達(dá)模塊在corner case失效的概率。

為此我們進(jìn)行了如下實驗：

- 將 APD 暴露在過量光線下并評估耐光性。
- 以 40 kHz 的重復(fù)頻率照射高達(dá) 70W光功率 持續(xù)5 分鐘（12M 信號）
- 如果光照射后Id值超過0.8 nA，則判斷為故障，即為Failure。

其結(jié)果如下所示，此款產(chǎn)品的強光抗性大幅度提高，同時該產(chǎn)品的參數(shù)特性和我司目前貨架商品S14645-05B系列保持一致，支持無縫替換升級，應(yīng)對應(yīng)用場景中存在高溫高強光入射的情況。

第三款升級：室內(nèi)場景增益保持型Si GS-APD+TIA產(chǎn)品，S16429-01/02，S16430-01/02系列產(chǎn)品，

開發(fā)背景：通過恒流電路，使 APD 在 VBR 變化時仍保持恒定增益。不需要 VBR 選擇和溫度補償持續(xù)輸出定增益。濱松優(yōu)化設(shè)計了 TIA，并將其與 GS-APD 封裝在一個封裝中。此配置消除了對象激光雷達(dá)等強光照射 APD 時發(fā)生的振鈴，振鈴會導(dǎo)致重影/鬼影問題，提高了激光雷達(dá)系統(tǒng)的測量精度。

（GS APD定增益的輸出實際情況）

（GS-APD+TIA的鬼影抑制效果底層原理如上圖所示）

標(biāo)準(zhǔn)品的定增益是M=50，可以支持M值、陣列式、感光區(qū)域大小、BPF等靈活配置，適配應(yīng)用需求。

第四款產(chǎn)品：三低系列SiPM（低暗計數(shù)、低串?dāng)_、低后脈沖）S17624-0515WM, S17624-0515PS, S17624-0510WM產(chǎn)品

開發(fā)背景：面對極限測距遠(yuǎn)度要求不高，但是要實現(xiàn)和APD同等精度和距離效果的客戶提供，針對適配成熟的ASIC電子學(xué)，實現(xiàn)主控板綜合電壓低于36V（Vbr+Vov）通過提供極致的暗計數(shù)率=0.1Mcps、串?dāng)_概率=1%、后脈沖概率小于1%，實現(xiàn)單光子高保真波形輸出，進(jìn)而實現(xiàn)之前APD才能實現(xiàn)的高精度測距但是整體功耗降低，周邊器件也不需要高壓器件。

PDE的持續(xù)提高是為了車載SiPM測的更遠(yuǎn)，去和1550 nm APD系統(tǒng)PK的牽引結(jié)果，但是PDE的極限提高適配的是測遠(yuǎn)能力而不是精度，而工業(yè)測距的需求更多的是高精度。底噪的程度才是決定測距精度的上限的核心要素，濱松的SiPM的時間Jitter可以達(dá)到≤70ps的水平，大幅度滿足近距離高精度系統(tǒng)的要求。我司具備集成SiPM+AISC的定制化能力，可以實現(xiàn)基于SiPM+ASIC的集成品開發(fā)，代表產(chǎn)品形態(tài)是S15022系列16ch+ASIC產(chǎn)品，此款產(chǎn)品實物可以在即將開展的2025年9月初的CIOE深圳光博會上以實物展出，展位號6C46。同時，不想要集成產(chǎn)品，需要更好自由度和產(chǎn)品定義權(quán)的，通用型 ASIC多通道配套產(chǎn)品也在市場上出現(xiàn)。

第五款產(chǎn)品：50*10 μm小尺寸發(fā)光EEL，支持SMD封裝垂直發(fā)射；

之前提到VCSEL基于其制造工藝流程和消費供應(yīng)鏈的復(fù)用下的成本優(yōu)勢已經(jīng)在很多場景下替換掉了EEL。但是濱松認(rèn)為EEL仍舊具備特定場景下性能錨點，持續(xù)的在優(yōu)化自己的EEL產(chǎn)品線以滿足工業(yè)客戶的對高光功率、長壽命等的需求。EEL有哪些優(yōu)勢呢？

1、高穩(wěn)定性和長壽命：EEL即使在長期使用后也能保持其光輸出，退化最?。?/span>100k 小時工作后的光功率保持在97.5%）。這有助于提高客戶的測量穩(wěn)定性和長壽命使用。

2、無論溫度變化如何， EEL 的NFP光強度在發(fā)射區(qū)域都是均勻的。這有助于提高客戶模塊的高測量精度。

3、垂直發(fā)射SMD PKG讓EEL的規(guī)模加工（客戶可以輕松地將SMD-EEL安裝到他們的電路板上）和低電壓驅(qū)動（相比TO EEL封裝而言）成為可能；

目前濱松提供的工業(yè)方向的EEL貨架商品如下，即將在9月份新發(fā)布50*10 μm的小靶面的EEL芯片，支持高精度工業(yè)測距儀的研發(fā)工作。且支持針對通道尺寸、發(fā)光尺寸，間距大小等微調(diào)和定制，詳情可以咨詢負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)氐匿N售工程師同事。

濱松深知，真正的創(chuàng)新源于實際需求——無論是模塊化升級、定制化改款，還是您尚未被滿足的獨特訴求。我們正在踐行的『在中國，為中國』理念，正是為了通過光子技術(shù)精準(zhǔn)響應(yīng)這些需求。