激光雷達技術在自動駕駛愿景的推動下大步前進，同時它還在尋找其它用武之地。

隨著先進計算機視覺技術和雷達傳感器芯片的進步，激光雷達正在逐漸成為自動駕駛技術體系中日益重要的一部分。不過，激光雷達系統也正在滲透進入其它各種應用領域，包括工業自動化、機器人和無人機。

先進地圖測繪是激光雷達又一個快速增長的市場，考慮到地圖測繪正是激光雷達技術的最初應用場景，所以這一點都不令人感到驚訝。不過，在激光雷達最新技術的推動下，地圖繪制功能變得越來越強大，越來越復雜。事實上，激光雷達曾經被用來在危地馬拉的叢林中找到了一個隱藏了多個世紀的瑪雅人大都會，其中包括成千上萬個建筑，以及充滿了商業氣息的街道。

這些不斷擴展的應用場景以及LiDAR技術的持續改進，預示著LiDAR市場美好的發展前景。ABI Research預測，到2027年，汽車LiDAR的市場價值將達到近130億美元。

相關市場也將受益于LiDAR的增長。YoleDéveloppement預測，未來五年，氮化鎵功率器件的年復合增長率將達到79%，于2022年底達到4.6億美元市場規模。功率GaN技術非常適合高性能和高頻應用。“LiDAR、無線充電和包絡跟蹤都是高端低/中壓應用，GaN是現有技術中唯一能夠滿足其要求的技術。”Yole的Ana Villamor指出。

因此，當領先的LiDAR供應商追逐自動駕駛汽車美好愿景的同時，在開發高級駕駛輔助系統之外，他們還在向無人機、工業系統和地圖測繪市場提供相關產品。

自主駕駛和輔助駕駛

說到底，LiDAR最大的機會還是在汽車領域，目前業界正在通過采用固態設計減少元件數量、降低系統成本，以加速向汽車領域的滲透。

“對我來說，LiDAR是一個非常有趣的系統，因為它有許多非常有趣的組件，而且都與半導體有關，”西門子子公司Mentor的產品策略師Jeff Miller表示。“為了制造固態LiDAR，硅光子學領域正在進行一些非常有趣的研究工作。在如何獲得激光功率、如何控制激光脈沖這些激光雷達的傳統研究領域有一些非常有趣的工作，功率晶體管設計也非常有趣。從數據處理的角度，如何處理LiDAR傳感器的3D點云圖產生的大量數據？我如何理解這些數據？最終，數據處理的目的是提供決策我的汽車可以或者不可以繼續向前行駛的信息，這也是我們使用這些傳感器的最終目標，因為它的主要終端視覺產品是無人駕駛汽車。”

早期的汽車LiDAR系統安裝在車頂上，旋轉著運行。這種造型不大適合消費者市場。“業界已經開始著手LiDAR系統的商業化，”Miller說。“它需要看起來就像一輛普通汽車一樣。”

而這正是LiDAR系統真正開始變得有趣的地方。Cadence公司定制和IC封裝事業部高級研發總監Ian Dennison說：“目前的競爭賽道是低成本、小尺寸的固態LiDAR。”他指出，價格需要降到200美元或以下。“這個市場現在有點火熱，涌進來很多初創公司，很多投資人也愿意參與。它之所以令人興奮，部分原因在于存在各種各樣的設計材料。比如CMOS、硅光子、硅MEMS等等。不同的玩家對LiDAR系統哪個部分選擇哪種方案百家爭鳴。”

Dennison補充說，LiDAR提供了出色的深度分辨率，“特別適合自動駕駛汽車。這正是LiDAR的真正殺手锏特性。”

有什么不同

LiDAR的增長也推動了對采用GaN和其他奇異半導體材料制造的大電流、高頻率、低電阻、低容性的功率晶體管的需求。

Mentor公司產品營銷經理Chris Cone表示：“我們看到一種趨勢，是將更高性能的III/V族材料應用到傳統的硅系統中，從而實現更高的集成度。LiDAR設計對幾何形狀高度敏感，和硅光子IC設計的許多能力要求相同，包括基于曲線對象生成稱設計組件的能力，通過多種波導類型將設計組件和所需的錐形和變換組合在一起的能力，以及采用適當的光電模型進行多域電路仿真的能力。非常重要的一點是，進行物理驗證時需要具備光子結構意識，因為標準的驗證流程容易產生大量假錯誤，使用標準的DRC檢查技術會產生無法被充分檢查的大量誤報。這樣就只能放棄大量的檢查項目，但這樣又會漏掉真正的錯誤。”

因此，工具供應商正在研究不同的方法。“LiDAR設計需要新的方法論，設計工具必須足夠靈活，”Cone說。“但是，你可以在LiDAR設計中實施同樣的開發里程碑-設計完成后，通過包括DRC、LVS和布局后提取等仿真和布局驗證手段進行設計分析。”

有些專家并沒有將MEMS器件定性為固態元件，因為MEMS激光雷達里面有一些可移動的部件，現在，有些LiDAR廠商沒有采用MEMS技術，轉而采用了相控陣列技術。

“不同的人采取不同的方法，”Cadence的Dennison說。“硅光子技術非常適合像LiDAR這樣基于光的應用，如果您可以使用光子來操縱激光，那么您的解決方案就不需要跟蹤激光頻率了，它本身就使用光。”

將MEMS和光子器件、CMOS芯片混合在一起需要解決協同設計問題，他說，“這是一種混合技術。”