國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)用于激光雷達(dá)接收端的16通道集成放大器芯片研發(fā)成功

2018年5月18日，國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)標(biāo)桿企業(yè)鐳神智能正式對(duì)外宣布，鐳神首款用于激光雷達(dá)接收端的16通道集成放大器芯片研發(fā)成功，經(jīng)專業(yè)測(cè)試完美滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的技術(shù)要求，可用于單線、4線、8線、16線、32線、48線、64線及MEMS固態(tài)、OPA相控陣固態(tài)激光雷達(dá)中。

這將是國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)的16通道集成放大器芯片，實(shí)行量產(chǎn)后該枚擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片將會(huì)使TOF激光雷達(dá)成本降低3成。同時(shí)該款芯片的研發(fā)成功，大幅度縮短中外在激光雷達(dá)專用核心芯片之間的技術(shù)差距！

同日，鐳神智能在嘉善的工廠正式落成開(kāi)業(yè)，此處位于嘉善歸谷15000平米的生產(chǎn)廠房已投入了近百條自動(dòng)化及半自動(dòng)化產(chǎn)線，將全面量產(chǎn)鐳神4線、8線、16線、32線及48線激光雷達(dá)。

這將大幅度提升多線激光雷達(dá)產(chǎn)品產(chǎn)能，大面積解決全球激光雷達(dá)市場(chǎng)需求供需失衡、價(jià)格昂貴以及供貨周期漫長(zhǎng)等問(wèn)題。

隨著自動(dòng)駕駛行業(yè)的的發(fā)展，車用激光雷達(dá)的市場(chǎng)在國(guó)內(nèi)外逐漸打開(kāi)，在傳統(tǒng)機(jī)器人激光雷達(dá)市場(chǎng)占有一席之地的鐳神智能，于2017年開(kāi)始了車用激光雷達(dá)的研發(fā)，短時(shí)間內(nèi)就研發(fā)成功了C1系列的車用激光雷達(dá)，以及CX系列多線激光雷達(dá)。

目前鐳神智能正在加緊研發(fā)固態(tài)激光雷達(dá)，預(yù)計(jì)年中就會(huì)推出3D FLASH 和MEMS固態(tài)激光雷達(dá)。

選擇合適的時(shí)間點(diǎn)切入車用激光雷達(dá)，一直是鐳神智能創(chuàng)始人/董事長(zhǎng)胡小波看重的，胡小波此前告訴《高工智能汽車》，公司已經(jīng)積累了激光雷達(dá)的基礎(chǔ)核心技術(shù)，自動(dòng)駕駛是一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展過(guò)程，選擇在2017年才進(jìn)入車用激光雷達(dá)市場(chǎng)，是一個(gè)合適的時(shí)間點(diǎn)。

鐳神智能于2017年年底完成融資，并迅速推出多線束激光雷達(dá)，研發(fā)固態(tài)激光雷達(dá)，在他看來(lái)是踩對(duì)了時(shí)間點(diǎn)。

始于機(jī)械，終于固態(tài)

針對(duì)車用市場(chǎng)，鐳神目前已經(jīng)研發(fā)了兩個(gè)系列的產(chǎn)品：C1系列和CX系列激光雷達(dá)。其中C1系列是TOF車用激光雷達(dá)，采用TOF（Time of Fight）原理設(shè)計(jì)，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行360°二維掃描探測(cè)。

該系列激光雷達(dá)根據(jù)探測(cè)距離的不同分為多個(gè)型號(hào)。此系列產(chǎn)品主要應(yīng)用在汽車輔助駕駛(ADAS)、無(wú)人駕駛，配合鐳神智能汽車輔助駕駛軟件使用，可實(shí)現(xiàn)車輛前向間距預(yù)警、車輛雙側(cè)間距預(yù)警、車輛轉(zhuǎn)向盲區(qū)預(yù)警、車輛車道偏離預(yù)警等功能。

產(chǎn)品依據(jù)車規(guī)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制造，IP防護(hù)等級(jí)高，可根據(jù)場(chǎng)景及用戶需求的不同進(jìn)行定制。分不同型號(hào)，產(chǎn)品的測(cè)量量程覆蓋10m~200m的范圍。雷達(dá)誤差小，全程數(shù)據(jù)誤差在±3cm以內(nèi)，其中70%的數(shù)據(jù)誤差在±1cm以內(nèi)，95%的數(shù)據(jù)誤差在±2cm以內(nèi)。角度分辨率為0.18 ° ，可根據(jù)用戶需求定制。

CX 系列多線激光雷達(dá)能夠?qū)χ車h(huán)境進(jìn)三維掃描探測(cè)。該系列激光雷達(dá)按掃描線數(shù)分4線、8線、16線、32線、48線。此系列產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用亍汽車輔劣駕駛(ADAS)、無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化、安防、地圖測(cè)繪、災(zāi)害檢測(cè)、科研等領(lǐng)域。

CX系列是傳統(tǒng)的機(jī)械式激光雷達(dá)，目前在業(yè)內(nèi)已經(jīng)有多家公司在做。但由于本身機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜，價(jià)格昂貴，難以滿足車規(guī)要求，因此無(wú)論OEM還是雷達(dá)廠商，都將車用量產(chǎn)激光雷達(dá)的注意力放到了固態(tài)激光雷達(dá)之上。

因此在追求機(jī)械式旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)的線束方面，鐳神智能并沒(méi)有盲從潮流，而是定在了48線的上限。

胡小波表示，自動(dòng)駕駛使用的機(jī)械式激光雷達(dá)，48線已經(jīng)可以滿足要求，盲目跟風(fēng)追求過(guò)高線束并無(wú)太大實(shí)際意義。雖然機(jī)械式激光雷達(dá)有其優(yōu)劣特性，但他認(rèn)為未來(lái)在固態(tài)雷達(dá)技術(shù)沒(méi)有成熟之前，低線束激光雷達(dá)在限定場(chǎng)景下，還是有一定的市場(chǎng)。

全套自動(dòng)駕駛解決方案

針對(duì)自動(dòng)駕駛和ADAS，鐳神智能提供了不同的解決方案。

鐳神智能的ADAS方案，是基于單線激光雷達(dá)實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)與視覺(jué)算法交互并行的運(yùn)算方式，當(dāng)車輛因駕駛員疏忽，疲勞等原因無(wú)意識(shí)偏離車道、離前車距離過(guò)近，側(cè)方有車輛近距離超車時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)出警告，直至駕駛員糾正行駛方向或主動(dòng)控制安全距離。具體應(yīng)用包括車輛輪廓及車型檢測(cè)、鐵路線路異物入侵檢測(cè)等。

鐳神的自動(dòng)駕駛方案，采用了多傳感器融合的方式，除了激光雷達(dá)以外，還適配了單目相機(jī)、雙目相機(jī)，以及毫米波雷達(dá)。

通過(guò)多傳感器對(duì)周圍的道路環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)傳感器功能的互補(bǔ)；通過(guò)數(shù)據(jù)融合算法處理提取出道路的車道線信息、障礙物屬性以及障礙物運(yùn)行狀態(tài)信息，綜合分析給出預(yù)警信息提醒駕駛員對(duì)車輛做出相應(yīng)的控制，保證車輛安全行駛。

鐳神針對(duì)自動(dòng)駕駛的應(yīng)用，包括單線激光雷達(dá)加攝像頭的道路實(shí)測(cè)，基于多線激光雷達(dá)的道路環(huán)境重構(gòu)、基于多傳感器融合的行人檢測(cè)、道路檢測(cè)。

建廠擴(kuò)能，普及激光雷達(dá)

激光雷達(dá)可以大幅提高測(cè)量精度，在構(gòu)建高精地圖，探測(cè)障礙物方面擁有不可替代的優(yōu)勢(shì)。但從2004年上車以來(lái)，激光雷達(dá)一直沒(méi)有大規(guī)模普及應(yīng)用，核心問(wèn)題就是價(jià)格高昂。

放眼全球，急速攀升的市場(chǎng)需求量和超低的供應(yīng)量嚴(yán)重制約了激光雷達(dá)的產(chǎn)業(yè)突破。

以美國(guó)激光雷達(dá)廠商Velodyne為例：自2016年開(kāi)始擴(kuò)建工廠并企望量產(chǎn)，但迄今為止鑒于激光雷達(dá)生產(chǎn)高度依賴手工裝配，生產(chǎn)難度大，面對(duì)激光雷達(dá)需求市場(chǎng)的爆發(fā)性增長(zhǎng)，Velodyne的缺貨問(wèn)題并沒(méi)有得到緩解。

在公開(kāi)市場(chǎng)上，線下渠道商甚至對(duì)其多線激光雷達(dá)的價(jià)格采取了加價(jià)銷售策略。激光雷達(dá)量產(chǎn)能力成為了產(chǎn)業(yè)突破的最大瓶頸。

同時(shí)由于精密的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，激光雷達(dá)的量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)難度大，國(guó)內(nèi)外激光雷達(dá)企業(yè)很少選擇自建產(chǎn)線而選擇交由代工廠代工，造成了激光雷達(dá)量產(chǎn)良品率低下，成本高昂的局面。

而為了打破這一局面，鐳神選擇了自研自建自動(dòng)化產(chǎn)線。選擇自建產(chǎn)線的做法，是少有人走的路，因?yàn)樽越óa(chǎn)線意味著負(fù)擔(dān)更多的成本。

但是胡小波認(rèn)為激光雷達(dá)是硬件、軟件、算法等綜合性的產(chǎn)品。在制作的過(guò)程當(dāng)中涉及很多訣竅，如果單純交付給代工廠負(fù)責(zé)，相互之間的配合很困難。自建工廠在很大的程度上保證了量產(chǎn)良品率，同時(shí)把控生產(chǎn)成本，解決激光雷達(dá)產(chǎn)品價(jià)格高昂等問(wèn)題。

鐳神嘉善工廠的開(kāi)業(yè)，將大大補(bǔ)充目前鐳神多線激光雷達(dá)產(chǎn)能，解決全球多線激光雷達(dá)產(chǎn)能不足及價(jià)格高昂等問(wèn)題。

目前，鐳神位于深圳的3000平方米生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)，TOF單線激光雷達(dá)產(chǎn)能達(dá)700臺(tái)/天；三角法激光雷達(dá)則達(dá)1000臺(tái)/天。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于機(jī)器人自主導(dǎo)航、AGV防撞預(yù)警、無(wú)人駕駛、輔助駕駛、工業(yè)自動(dòng)化、智能安防以及測(cè)繪等領(lǐng)域。

得益于高效的產(chǎn)能保證，三角法激光雷達(dá)以及TOF單線和16線激光雷達(dá)的成本下降，客戶從而得以最優(yōu)的性價(jià)比用上激光雷達(dá)，大大降低了采購(gòu)成本。

激光雷達(dá)也有芯之痛

相較其他激光雷達(dá)廠家，鐳神智能走在行業(yè)前端的背后除了資深的光學(xué)器件研發(fā)能力，還有強(qiáng)大的核“心”芯片開(kāi)發(fā)能力。

目前，鐳神是國(guó)內(nèi)唯一一家自主研發(fā)出激光雷達(dá)集成電路芯片的企業(yè)。繼鐳神于2017年底實(shí)現(xiàn)了激光雷達(dá)接收端芯片的流片，此次518鐳神嘉善工廠開(kāi)業(yè)，胡小波還重磅發(fā)布了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)多線及固態(tài)激光雷達(dá)核心芯片。

這款ASIC封裝芯片比指甲蓋還小，鐳神智能技術(shù)總監(jiān)郭豐收表示，采用SIP系統(tǒng)級(jí)封裝的芯片的處理能力最高支持160線的激光雷達(dá)產(chǎn)品。

此款芯片與傳統(tǒng)激光雷達(dá)芯片最大的不同是集成了接收模擬信號(hào)處理的多種功能和配置控制，支持多種TOF激光雷達(dá)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

此前，激光雷達(dá)的接收模擬信號(hào)處理大都采用多個(gè)分立元器件設(shè)計(jì)，鐳神智能將高頻高帶寬模擬晶體管、多級(jí)增益可配置低噪聲放大器、多路開(kāi)關(guān)選擇器和功率控制單元等集成到比指甲蓋還小的芯片中，用單顆芯片就可以實(shí)現(xiàn)多線束激光雷達(dá)模擬接收處理，不僅極大的縮小激光雷達(dá)信號(hào)處理電路的體積，而且有效降低了模擬接收處理和整機(jī)的功耗。

據(jù)悉，國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)信號(hào)處理所需的集成電路等核心元器件目前主要依賴進(jìn)口，這在一定程度上抬高了激光雷達(dá)的生產(chǎn)成本。

這款新的集成芯片批量供應(yīng)以后，將把激光雷達(dá)的量產(chǎn)成本牢牢控制，僅用原先5%-10%的價(jià)格實(shí)現(xiàn)此前相同的功能。

國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)一直比較薄弱，各行各業(yè)都有所體現(xiàn)，尤其是在高科技領(lǐng)域。擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片，不僅可以保證供貨量，同時(shí)成本也會(huì)得到大幅度降低。

鐳神在激光雷達(dá)領(lǐng)域馳騁多年，對(duì)此深有體會(huì)，因此才下決心攻堅(jiān)芯片難題，為未來(lái)車用激光雷達(dá)的大規(guī)模應(yīng)用鋪平道路。