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電源供應器瓦數怎麼看,理想與現實的碰撞:什麼方案是當下激光雷達量產的最優解?

互联网 2021-04-17 07:05:49

来源:汽车之心

作者:周彦武

01.png牛牛敲黑板:

综合考虑性能、车规、成本、体积、生态,MEMS电磁振镜激光雷达恐怕是这5年内大多数厂家最好的选择。

上海车展在即。

今年,小鹏、蔚来、极狐、R 汽车等多家汽车品牌都将带来搭载激光雷达的自动驾驶量产车型。

自动驾驶这件事上,中国车企这次集体站在了特斯拉的对立面。

特斯拉认为,纯视觉可以实现完全自动驾驶。

今天主流的中国车企,则开始量产带激光雷达的自动驾驶方案。

为什么说激光雷达是 L3 级智能驾驶必备的传感器?

自动驾驶的感知任务就是去实时建立一个准确的 3D 环境模型。

深度学习加单目、三目视觉是无法完成这个任务的。

单目/三目摄像头的致命缺陷就是这类系统必须先识别才能探测得知目标的信息,目标识别(分类)和探测(Detection)是一体无法分割的。

深度学习算法的认知范围来源于数据集的广度和丰富性,而数据集永远是有限的,因此深度学习算法肯定会出现漏检。

如果无法识别目标,系统会认为前方不存在障碍物。特斯拉多次事故大多都是这个原因。

以上,也就是说单目/三目的系统漏检是无法避免的,因此它只能用于 L2 的系统。

L2 以上,则必须要有激光雷达,激光雷达将带来压倒性的安全优势。

某种意义上,激光雷达厂商的角色可以算是系统集成商。

传统激光行业可以提供包括激光发射与接收部分的成熟零组件,行业内这些零组件都有超过 15 年的技术沉淀,像 1550 纳米的激光接收二极管。

激光雷达公司们在激光二极管领域的技术沉淀最多也不会超过 3 年,因此它们的主要工作是设计扫描器。

扫描器也可以采购现成的产品。

如日本 Nidec 的多边形扫描器,Mirrorcle 的 MEMS 振镜。

一定程度上,研发激光雷达产品的门槛没有那么高。

激光雷达厂家要想掌握核心技术,就是自研自产扫描器。

1、理想与现实的碰撞:当下激光雷达量产的最优解

理想的激光雷达技术非Flash 莫属。

无论从性能、生态、成本、体积、车规来考虑,Flash 激光雷达都是几乎完美的。

但是目前 Flash 激光雷达的瓶颈是性能太差,这主要是 Flash 激光雷达的激光发射端是 VCSEL 阵列。

而 VCSEL 阵列的功率密度远不能和传统的激光二极管比,一旦突破这个瓶颈,Flash 激光雷达即可横扫市场。

但目前来看,Flash 激光雷达要实现量产突破至少还要 5 年时间。

另一个技术路线是硅光电的 FMCW 激光雷达,技术成熟度还低于 Flash,并且即便技术成熟,价格也要比 Flash 激光雷达要高。

FMCW 激光雷达需要昂贵的飞秒级激光发生器,调谐器工作在太赫兹频段,即便大规模量产,成本也要远高于 Flash 激光雷达。

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目前激光雷达扫描器可以分为机械式与光学式两大类,机械类再可分为微机械、MEMS和SLAM。

SLAM 比较罕见,目前市面主要看到的产品就是微机械和 MEMS。

微机械再可分为四小类,分别是旋转式(包括旋转镜和多边形扫描)、电流计式(Velarray)、多棱镜和音圈式。

MEMS 分为 MEMS 振镜和 DMD 微镜两大类。

MEMS 振镜再可分为压电、电磁和静电三大类。

2、MEMS路线为什么异军突起?巨大的成本优势

激光雷达的发展方向是朝 Flash 的全固态发展。

法雷奥是目前唯一有量产客户的激光雷达厂家,长距离车规级产品 SCALA 采用转镜式设计,短距离的产品采用 Flash。

然而,法雷奥的下一代长距离的 SCALA 却是 MEMS 激光雷达,这是为何?

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法雷奥激光雷达发展路线图

法雷奥是车规级转镜激光雷达鼻祖,也最清楚转镜式激光雷达的缺点,那就是成本下降空间有限。

当下法雷奥在售的 SCALA 第二代转镜式激光雷达,成本恐难低于 400 美元。

这里,我们来分析一下激光雷达的成本结构。

激光雷达成本可以分为 BOM 成本、生产成本和研发成本。

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先来看 BOM 成本。

以 Velodyne 的 Puck VLP-16 16 线激光雷达为例, 其零售价为 3800 美元,BOM 成本大约 1000 美元。

这当中主要是激光发射二极管和激光接收二极管,16 线需要 16 个发射,16 个接收。

发射二极管的价格一般是 20-25 美元,典型的如 Excelitas 的 TPGEW1S09H,905 纳米,峰值光功率 70 瓦,输入 12V,峰值电流 30A。

1550 纳米激光二极管价格大约是 905 纳米硅激光二极管价格的 3-5 倍,但其光功率很低,通常用在激光通信领域。

在激光雷达中需要选用到成本更高的 1550 纳米光纤激光器才能达到瓦级光功率,合计大约 580-740 美元。

电机和外壳以及结构件大约 50 美元,电路板大约 100 美元,光学镜头、滤光片和保护罩等光学器件也需要 100 美金以上。

这样的机械旋转式激光雷达合计 BOM 成本大约 830 - 990 美元。

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资料来源:techinsights

在主要的元件中,两个芯片比较贵。

一个是德州仪器的 ADC08500,这是个高速 ADC,高达 500MSPS,因此价格比较昂贵,千颗以上采购规模要 30 美元一片,这是德州仪器收购国际半导体所带来的产品线。

另外一个是英特尔收购的 Altera 的 FPGA,型号为 EP3C16U256C7N,价格大约 14美元。

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资料来源:techinsights

背面主要是三颗芯片,主数据处理芯片 Altera的FPGA,型号为 EP3C25F324I7,价格大约 22 美元。

还有两片存储器,价格估计只有 5 美元。

还有一些比较贵的高精度晶振,激光雷达是纳秒级产品,时钟精度要求极高。用的元件精度普遍都要很高。

芯片及主动元件大约占 80 美元,被动元件占 15 美元,PCB 大约 5 美元。

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上图是法雷奥的 SCALA 这样的旋转镜激光雷达成本结构,年产量达十万级。

其 BOM 成本大约 300 美元,16 线需要增加 12 套发射与接收,也就是大约 400 美元。

这已经是年产量十万级的规模。

这个价格显然有点高了。

对于 MEMS 激光雷达,发射和接收激光器大幅度减少,即使做到等效上百线,有些只有几个发射,接收可以用单线的 SiPM,也可以用阵列,比较灵活。

BOM 成本大幅度降低,其主要成本集中在 MEMS 振镜上,大规模量产 MEMS 振镜可以降低到 30 到 50 美元,目前从外采购则是 1000 美元上下。

基于振镜和光源不同,MEMS 激光雷达 BOM 成本目前大约 450 到 1200 美元。

对于 Flash激光雷达,没有扫描器,高功率 VCSEL 和高性能 SPAD 都处于萌芽阶段,目前价格都很高,万级像素的 Flash 激光雷达 BOM 大约 700-1000 美元左右。

未来大规模生产可以轻松降低到 100 美元以下。

那么 MEMS的缺点是什么?

缺点就是信噪比和有效距离及FOV 太窄。

因为 MEMS 只用一组发射激光和接收装置,那么信号光功率必定远低于机械激光雷达。

同时 MEMS 激光雷达接收端的收光孔径非常小,远低于机械激光雷达,而光接收峰值功率与接收器孔径面积成正比,这导致功率进一步下降。

这就意味着最小信号探测能力的降低,同时也意味着有效距离的缩短。

扫描系统分辨率由镜面尺寸与最大偏转角度的乘积共同决定,镜面尺寸与偏转角度是矛盾的,镜面尺寸越大,偏转角度就越小。

最后 MEMS 振镜的成本和尺寸也是正比,目前 MEMS 振镜最大尺寸是 Mirrorcle,可达 7.5 毫米,售价高达1199 美元。

速腾聚创投资的希景科技开发的 MEMS 微振镜镜面直径为 5mm,已经进入量产阶段。

禾赛科技的 PandarGT 3.0 中用到的 MEMS 微振镜则是由自研团队提供。

英飞凌收购的 Innoluce 也能自研 MEMS 振镜。

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MEMS 振镜主要供应商 Mirrorcle 的产品一览,很明显,尺寸越大,角度越小。

3、电磁式 MEMS 振镜:激光雷达最佳选择

怎么解决或者改善这个问题,那就是电磁振镜。

按照驱动方式的不同,MEMS扫描镜可以分为静电驱动、电磁驱动、压电驱动和电热驱动四种驱动方式。

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电热驱动是利用电能转换为热能,再转换为机械能驱动,其优点是驱动力和驱动位移较大,但是响应速度较慢。

压电驱动是利用压电材料的压电效应实现驱动,具有驱动力大、响应速度快等优点,但是压电材料存在迟滞现象。

电磁驱动是利用电磁或者永磁体实现驱动,具有较大的驱动力力和驱动位移,缺点是可能会受到电磁干扰。

静电驱动是利用带电导体间的静电作用力实现驱动,具有功耗低、速度快、兼容性好等优点。是目前使用广泛的驱动方式。

静电驱动是比较成熟的方式,上述 Mirrorcle 还有某以色列厂家都是采用静电驱动。

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静电式 MEMS 振镜原理图

静电驱动 MEMS 扫描镜采用单晶硅制造,工艺简单、成熟、成本低,芯片尺寸非常小,驱动功耗极低,封装也比较简单,属电压驱动型器件。

缺点是力也有点小,且是非线性的,此外存在吸合现象。

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电磁式MEMS振镜

电磁驱动的力密度大,电磁驱动 MEMS 扫描镜也获得广泛的应用,其扫描角度大,可以实现线性扫描。

电磁驱动器件工艺涉及数十微米厚度的电磁线圈的制造,封装需要配置永磁铁,器件模块尺寸稍大些。

该器件属电流驱动型器件,驱动电流达数十毫安,驱动功耗较高。

器件既可工作于谐振状态,也可以工作于非谐振状态,当工作与谐振状态时,驱动功耗可以大幅度降低。

电磁式的缺点是工艺复杂,门槛高,成本略高,体积略大,响应速度略慢于静电,响应速度这点倒不成问题.

因为目前后端的数据处理能力有限,现在激光雷达数据处理除传统算法外基本都采用了深度学习算法,也用激光雷达识别目标,与视觉传感器融合.

不过,由于数据量巨大,一般只能承受 10-15Hz 的帧率,电磁式可以做到 30Hz,静电式更高,但意义不大。

另一个电磁干扰问题很容易解决,那就是增加磁屏蔽和加大磁场密度:采用目前最强的磁体 NdFeB,即钕铁硼。

至于退磁问题,烧结钕铁硼的居里温度点是 312 摄氏度,居里温度越高,磁材的工作温度也相对越高,并且温度稳定性更好。

烧结钕铁硼原料中加入钴、铽、镝等元素可提高其居里温度。

EH 牌号的钕铁硼工作温度可达 200 摄氏度,较低的 H 牌号也可以达 120 摄氏度,足以适应车载环境。

MEMS 振镜的可靠性一直被拿来作为攻击标靶,说 MEMS 振镜像薯片一样脆薄。

静电式或许真有点如此,但电磁式就不同了,其体积大,悬臂可以做的强度更高,电磁振镜可以做到 300G 以上的抗冲击,远超车规要求的 50G。

在军用及航天中的惯性制导系统普遍采用 MEMS技术,能够承受超过 500g 的过载加速度。

该应用领域时限已经超过 30 年,而技术也逐步由军工转向民用,并非新技术。

相比之下,机械式激光雷达使用的旋转电机,达到 50G 抗冲击也有困难。

实际在车上已经有不少 MEMS产品,包括陀螺仪、加速度计、压力传感器、MEMS 硅麦克风、AR-HUD 和大灯用的 DMD 振镜。

DMD 振镜是德州仪器独家供应,即 DLP 技术,DLP 技术已经使用超过 20 年,可靠性毋容置疑。

林肯大陆和导航员使用的是德州仪器早期 DMD 芯片 DLP3030,只有 40 万像素。

奔驰 AR HUD 使用德州仪器最新的 DMD 芯片 DLP5531(2018年下半年才量产,所以林肯没用上)有 130 万像素,FOV 为 10X5°,VID 距离为 33 英尺即 10 米,奔驰称这相当于 77 英寸显示器。

不仅在 HUD 上使用了 DLP 投影,在车大灯上,奔驰还极尽奢华使用了 DLP 投影,也是 DLP5531。

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使用MEMS微镜的投影大灯

温度方面由温度超高的 DLP 投影背书,自然不成问题,实际 MEMS 振镜可以看成一个半导体芯片。硅基半导体的温度范围可轻易做到摄氏零下 40 到 125 度。

机械式激光雷达使用的旋转电机因为润滑油的原因:

低温状态下油凝结成脂,出现难以启动或者无法启动的现象。

高温状态下,油会挥发到镜面上,循环往复次数多了,会累积成油滴干扰光路。

这两个问题在目前机械式雷达中普遍存在。法雷奥特别增加了 PTC 加热和冷却设施。

对传统车厂来说,车规比性能重要,因此近距离选择 Flash 激光雷达。

对新兴车厂来说,性能比车规重要,因此选择 Luminar,而介于两者之间的厂家多选择 MEMS,如宝马,尽管 Innoviz 诸多不顺,但宝马并未放弃 MEMS 路线。

因为交期问题,Innoviz 不得已在初期选择静电振镜,但正在转向电磁振镜。

综合考虑性能、车规、成本、体积、生态,MEMS 电磁振镜激光雷达恐怕是这 5 年内大多数厂家最好的选择。

编辑/Jeffy

來源:汽車之心

作者:周彥武

01.png牛牛敲黑板:

綜合考慮性能、車規、成本、體積、生態,MEMS電磁振鏡激光雷達恐怕是這5年內大多數廠家最好的選擇。

上海車展在即。

今年,小鵬、蔚來、極狐、R 汽車等多家汽車品牌都將帶來搭載激光雷達的自動駕駛量產車型。

自動駕駛這件事上,中國車企這次集體站在了特斯拉的對立面。

特斯拉認為,純視覺可以實現完全自動駕駛。

今天主流的中國車企,則開始量產帶激光雷達的自動駕駛方案。

為什麼説激光雷達是 L3 級智能駕駛必備的傳感器?

自動駕駛的感知任務就是去實時建立一個準確的 3D 環境模型。

深度學習加單目、三目視覺是無法完成這個任務的。

單目/三目攝像頭的致命缺陷就是這類系統必須先識別才能探測得知目標的信息,目標識別(分類)和探測(Detection)是一體無法分割的。

深度學習算法的認知範圍來源於數據集的廣度和豐富性,而數據集永遠是有限的,因此深度學習算法肯定會出現漏檢。

如果無法識別目標,系統會認為前方不存在障礙物。特斯拉多次事故大多都是這個原因。

以上,也就是説單目/三目的系統漏檢是無法避免的,因此它只能用於 L2 的系統。

L2 以上,則必須要有激光雷達,激光雷達將帶來壓倒性的安全優勢。

某種意義上,激光雷達廠商的角色可以算是系統集成商。

傳統激光行業可以提供包括激光發射與接收部分的成熟零組件,行業內這些零組件都有超過 15 年的技術沉澱,像 1550 納米的激光接收二極管。

激光雷達公司們在激光二極管領域的技術沉澱最多也不會超過 3 年,因此它們的主要工作是設計掃描器。

掃描器也可以採購現成的產品。

如日本 Nidec 的多邊形掃描器,Mirrorcle 的 MEMS 振鏡。

一定程度上,研發激光雷達產品的門檻沒有那麼高。

激光雷達廠家要想掌握核心技術,就是自研自產掃描器。

1、理想與現實的碰撞:當下激光雷達量產的最優解

理想的激光雷達技術非Flash 莫屬。

無論從性能、生態、成本、體積、車規來考慮,Flash 激光雷達都是幾乎完美的。

但是目前 Flash 激光雷達的瓶頸是性能太差,這主要是 Flash 激光雷達的激光發射端是 VCSEL 陣列。

而 VCSEL 陣列的功率密度遠不能和傳統的激光二極管比,一旦突破這個瓶頸,Flash 激光雷達即可橫掃市場。

但目前來看,Flash 激光雷達要實現量產突破至少還要 5 年時間。

另一個技術路線是硅光電的 FMCW 激光雷達,技術成熟度還低於 Flash,並且即便技術成熟,價格也要比 Flash 激光雷達要高。

FMCW 激光雷達需要昂貴的飛秒級激光發生器,調諧器工作在太赫茲頻段,即便大規模量產,成本也要遠高於 Flash 激光雷達。

圖片

目前激光雷達掃描器可以分為機械式與光學式兩大類,機械類再可分為微機械、MEMS和SLAM。

SLAM 比較罕見,目前市面主要看到的產品就是微機械和 MEMS。

微機械再可分為四小類,分別是旋轉式(包括旋轉鏡和多邊形掃描)、電流計式(Velarray)、多稜鏡和音圈式。

MEMS 分為 MEMS 振鏡和 DMD 微鏡兩大類。

MEMS 振鏡再可分為壓電、電磁和靜電三大類。

2、MEMS路線為什麼異軍突起?巨大的成本優勢

激光雷達的發展方向是朝 Flash 的全固態發展。

法雷奧是目前唯一有量產客户的激光雷達廠家,長距離車規級產品 SCALA 採用轉鏡式設計,短距離的產品採用 Flash。

然而,法雷奧的下一代長距離的 SCALA 卻是 MEMS 激光雷達,這是為何?

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法雷奧激光雷達發展路線圖

法雷奧是車規級轉鏡激光雷達鼻祖,也最清楚轉鏡式激光雷達的缺點,那就是成本下降空間有限。

當下法雷奧在售的 SCALA 第二代轉鏡式激光雷達,成本恐難低於 400 美元。

這裏,我們來分析一下激光雷達的成本結構。

激光雷達成本可以分為 BOM 成本、生產成本和研發成本。

圖片

先來看 BOM 成本。

以 Velodyne 的 Puck VLP-16 16 線激光雷達為例, 其零售價為 3800 美元,BOM 成本大約 1000 美元。

這當中主要是激光發射二極管和激光接收二極管,16 線需要 16 個發射,16 個接收。

發射二極管的價格一般是 20-25 美元,典型的如 Excelitas 的 TPGEW1S09H,905 納米,峯值光功率 70 瓦,輸入 12V,峯值電流 30A。

1550 納米激光二極管價格大約是 905 納米硅激光二極管價格的 3-5 倍,但其光功率很低,通常用在激光通信領域。

在激光雷達中需要選用到成本更高的 1550 納米光纖激光器才能達到瓦級光功率,合計大約 580-740 美元。

電機和外殼以及結構件大約 50 美元,電路板大約 100 美元,光學鏡頭、濾光片和保護罩等光學器件也需要 100 美金以上。

這樣的機械旋轉式激光雷達合計 BOM 成本大約 830 - 990 美元。

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資料來源:techinsights

在主要的元件中,兩個芯片比較貴。

一個是德州儀器的 ADC08500,這是個高速 ADC,高達 500MSPS,因此價格比較昂貴,千顆以上採購規模要 30 美元一片,這是德州儀器收購國際半導體所帶來的產品線。

另外一個是英特爾收購的 Altera 的 FPGA,型號為 EP3C16U256C7N,價格大約 14美元。

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資料來源:techinsights

背面主要是三顆芯片,主數據處理芯片 Altera的FPGA,型號為 EP3C25F324I7,價格大約 22 美元。

還有兩片存儲器,價格估計只有 5 美元。

還有一些比較貴的高精度晶振,激光雷達是納秒級產品,時鐘精度要求極高。用的元件精度普遍都要很高。

芯片及主動元件大約佔 80 美元,被動元件佔 15 美元,PCB 大約 5 美元。

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上圖是法雷奧的 SCALA 這樣的旋轉鏡激光雷達成本結構,年產量達十萬級。

其 BOM 成本大約 300 美元,16 線需要增加 12 套發射與接收,也就是大約 400 美元。

這已經是年產量十萬級的規模。

這個價格顯然有點高了。

對於 MEMS 激光雷達,發射和接收激光器大幅度減少,即使做到等效上百線,有些只有幾個發射,接收可以用單線的 SiPM,也可以用陣列,比較靈活。

BOM 成本大幅度降低,其主要成本集中在 MEMS 振鏡上,大規模量產 MEMS 振鏡可以降低到 30 到 50 美元,目前從外採購則是 1000 美元上下。

基於振鏡和光源不同,MEMS 激光雷達 BOM 成本目前大約 450 到 1200 美元。

對於 Flash激光雷達,沒有掃描器,高功率 VCSEL 和高性能 SPAD 都處於萌芽階段,目前價格都很高,萬級像素的 Flash 激光雷達 BOM 大約 700-1000 美元左右。

未來大規模生產可以輕鬆降低到 100 美元以下。

那麼 MEMS的缺點是什麼?

缺點就是信噪比和有效距離及FOV 太窄。

因為 MEMS 只用一組發射激光和接收裝置,那麼信號光功率必定遠低於機械激光雷達。

同時 MEMS 激光雷達接收端的收光孔徑非常小,遠低於機械激光雷達,而光接收峯值功率與接收器孔徑面積成正比,這導致功率進一步下降。

這就意味着最小信號探測能力的降低,同時也意味着有效距離的縮短。

掃描系統分辨率由鏡面尺寸與最大偏轉角度的乘積共同決定,鏡面尺寸與偏轉角度是矛盾的,鏡面尺寸越大,偏轉角度就越小。

最後 MEMS 振鏡的成本和尺寸也是正比,目前 MEMS 振鏡最大尺寸是 Mirrorcle,可達 7.5 毫米,售價高達1199 美元。

速騰聚創投資的希景科技開發的 MEMS 微振鏡鏡面直徑為 5mm,已經進入量產階段。

禾賽科技的 PandarGT 3.0 中用到的 MEMS 微振鏡則是由自研團隊提供。

英飛凌收購的 Innoluce 也能自研 MEMS 振鏡。

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MEMS 振鏡主要供應商 Mirrorcle 的產品一覽,很明顯,尺寸越大,角度越小。

3、電磁式 MEMS 振鏡:激光雷達最佳選擇

怎麼解決或者改善這個問題,那就是電磁振鏡。

按照驅動方式的不同,MEMS掃描鏡可以分為靜電驅動、電磁驅動、壓電驅動和電熱驅動四種驅動方式。

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電熱驅動是利用電能轉換為熱能,再轉換為機械能驅動,其優點是驅動力和驅動位移較大,但是響應速度較慢。

壓電驅動是利用壓電材料的壓電效應實現驅動,具有驅動力大、響應速度快等優點,但是壓電材料存在遲滯現象。

電磁驅動是利用電磁或者永磁體實現驅動,具有較大的驅動力力和驅動位移,缺點是可能會受到電磁干擾。

靜電驅動是利用帶電導體間的靜電作用力實現驅動,具有功耗低、速度快、兼容性好等優點。是目前使用廣泛的驅動方式。

靜電驅動是比較成熟的方式,上述 Mirrorcle 還有某以色列廠家都是採用靜電驅動。

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靜電式 MEMS 振鏡原理圖

靜電驅動 MEMS 掃描鏡採用單晶硅製造,工藝簡單、成熟、成本低,芯片尺寸非常小,驅動功耗極低,封裝也比較簡單,屬電壓驅動型器件。

缺點是力也有點小,且是非線性的,此外存在吸合現象。

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電磁式MEMS振鏡

電磁驅動的力密度大,電磁驅動 MEMS 掃描鏡也獲得廣泛的應用,其掃描角度大,可以實現線性掃描。

電磁驅動器件工藝涉及數十微米厚度的電磁線圈的製造,封裝需要配置永磁鐵,器件模塊尺寸稍大些。

該器件屬電流驅動型器件,驅動電流達數十毫安,驅動功耗較高。

器件既可工作於諧振狀態,也可以工作於非諧振狀態,當工作與諧振狀態時,驅動功耗可以大幅度降低。

電磁式的缺點是工藝複雜,門檻高,成本略高,體積略大,響應速度略慢於靜電,響應速度這點倒不成問題.

因為目前後端的數據處理能力有限,現在激光雷達數據處理除傳統算法外基本都採用了深度學習算法,也用激光雷達識別目標,與視覺傳感器融合.

不過,由於數據量巨大,一般只能承受 10-15Hz 的幀率,電磁式可以做到 30Hz,靜電式更高,但意義不大。

另一個電磁干擾問題很容易解決,那就是增加磁屏蔽和加大磁場密度:採用目前最強的磁體 NdFeB,即釹鐵硼。

至於退磁問題,燒結釹鐵硼的居里温度點是 312 攝氏度,居里温度越高,磁材的工作温度也相對越高,並且温度穩定性更好。

燒結釹鐵硼原料中加入鈷、鋱、鏑等元素可提高其居里温度。

EH 牌號的釹鐵硼工作温度可達 200 攝氏度,較低的 H 牌號也可以達 120 攝氏度,足以適應車載環境。

MEMS 振鏡的可靠性一直被拿來作為攻擊標靶,説 MEMS 振鏡像薯片一樣脆薄。

靜電式或許真有點如此,但電磁式就不同了,其體積大,懸臂可以做的強度更高,電磁振鏡可以做到 300G 以上的抗衝擊,遠超車規要求的 50G。

在軍用及航天中的慣性制導系統普遍採用 MEMS技術,能夠承受超過 500g 的過載加速度。

該應用領域時限已經超過 30 年,而技術也逐步由軍工轉向民用,並非新技術。

相比之下,機械式激光雷達使用的旋轉電機,達到 50G 抗衝擊也有困難。

實際在車上已經有不少 MEMS產品,包括陀螺儀、加速度計、壓力傳感器、MEMS 硅麥克風、AR-HUD 和大燈用的 DMD 振鏡。

DMD 振鏡是德州儀器獨家供應,即 DLP 技術,DLP 技術已經使用超過 20 年,可靠性毋容置疑。

林肯大陸和導航員使用的是德州儀器早期 DMD 芯片 DLP3030,只有 40 萬像素。

奔馳 AR HUD 使用德州儀器最新的 DMD 芯片 DLP5531(2018年下半年才量產,所以林肯沒用上)有 130 萬像素,FOV 為 10X5°,VID 距離為 33 英尺即 10 米,奔馳稱這相當於 77 英寸顯示器。

不僅在 HUD 上使用了 DLP 投影,在車大燈上,奔馳還極盡奢華使用了 DLP 投影,也是 DLP5531。

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使用MEMS微鏡的投影大燈

温度方面由温度超高的 DLP 投影背書,自然不成問題,實際 MEMS 振鏡可以看成一個半導體芯片。硅基半導體的温度範圍可輕易做到攝氏零下 40 到 125 度。

機械式激光雷達使用的旋轉電機因為潤滑油的原因:

低温狀態下油凝結成脂,出現難以啟動或者無法啟動的現象。

高温狀態下,油會揮發到鏡面上,循環往復次數多了,會累積成油滴乾擾光路。

這兩個問題在目前機械式雷達中普遍存在。法雷奧特別增加了 PTC 加熱和冷卻設施。

對傳統車廠來説,車規比性能重要,因此近距離選擇 Flash 激光雷達。

對新興車廠來説,性能比車規重要,因此選擇 Luminar,而介於兩者之間的廠家多選擇 MEMS,如寶馬,儘管 Innoviz 諸多不順,但寶馬並未放棄 MEMS 路線。

因為交期問題,Innoviz 不得已在初期選擇靜電振鏡,但正在轉向電磁振鏡。

綜合考慮性能、車規、成本、體積、生態,MEMS 電磁振鏡激光雷達恐怕是這 5 年內大多數廠家最好的選擇。

編輯/Jeffy

Chinese Translation:This service is provided by Mr.Translator (Tencent)

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