4400个样品,全球首家通过这个认证!国产厂商掌握激光雷达核心科技!

2023-04-13
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摘要 激光雷达被是具有巨大市场前景的高端汽车传感器,MEMS振镜技术则被认为是激光雷达核心技术。大部分激光雷达厂家实际上是系统集成商,作为首次国产激光雷达厂商掌握核心技术,具有重大意义。

 近日,国内激光雷达企业速腾聚创RoboSense宣布,其激光雷达MEMS振镜模组通过了AEC-Q100认证,成为目前全球唯一通过该车规级认证的激光雷达扫描器件。


中国做传感器的企业很多,但做中高端传感器的企业很少,中国90%中高端传感器需要进口。而能够做车规级传感器的企业更少,按比例来看100家中国传感器企业也难找到一家能做车规级传感器。


激光雷达被是具有巨大市场前景的高端汽车传感器,MEMS振镜技术则被认为是激光雷达核心技术。大部分激光雷达厂家实际上是系统集成商,作为首次国产激光雷达厂商掌握核心技术,具有重大意义。


这个激光雷达MEMS振镜有多重要?为什么说这才是激光雷达厂商的核心技术?MEMS激光雷达是当下激光雷达量产最优解?



大部分激光雷达厂商都是系统集成商!什么才是激光雷达厂家的核心技术?


激光雷达是一种复杂的高精度测量传感器,已广泛应用在机器人、地理探测、自动驾驶、智慧港口、周界安防等领域,被视为实现L3级以上自动驾驶的核心感知器件。


一个激光雷达传感器,由激光发射、激光接收、激光扫描器和信息处理四部分构成。



绝大部分激光雷达厂商处于“系统集成商”的角色,据知名调研机构Yole的激光雷达报告显示,激光发射和接收是激光领域大厂提供的,如欧司朗、Lumentum、Excelitas、索尼(SPAD)、佳能(SPAD)、松下(SPAD)等,这些大厂具备几十年的激光产品经验和专利,激光雷达初创厂家根本不可能和这些大厂竞争。


数据处理部分则是德州仪器、Xilinx的天下。数据处理要具备ADC和TDC能力,全球擅长ADC的也就那几家老牌模拟芯片厂家,激光雷达初创厂家也无力和这些老牌模拟芯片厂家竞争,激光雷达厂家所谓的自研芯片通常是定制一些GaN开关电源芯片。


激光雷达厂家主要的工作就是做激光扫描器,Flash激光雷达则连扫描器也没有。对于MEMS激光雷达来说,核心就是MEMS振镜,能否自产MEMS振镜是判断厂家是否核心竞争力的最关键因素,没有之一。


▲来源:Yole


激光雷达技术路线赌博,转镜式出货量大!MEMS激光雷达是当下最优解?


激光雷达技术路线众多,自动驾驶、测量测绘常用的2D/3D激光雷达,主要有固态激光雷达和机械式激光雷达两种,其中,固态激光雷达——一般为Flash激光雷达,为未来最理想的激光雷达形式,但目前距离技术成熟还比较遥远,至少还需要5年时间。


因此,当前市场上的激光雷达主要以机械式为主,机械式再可分为微机械、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(Risley prisms)和音圈式(Voice-coil)。

 

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。


▲来源:Yole


当前市场上,出货量较大的激光雷达企业产品,大都是转镜式等微机械结构的激光雷达,譬如据Yole的2022激光雷达产业报告显示,Valeo和禾赛科技为2022年全球激光雷达出货量TOP2,两家的主打产品均为微机械结构的激光雷达。


譬如禾赛科技“当红产品”AT128就属于转镜方案。相较于MEMS 微振镜方案,它在功耗、散热等方面优势明显,并且体积小巧,安装方便。


▲来源:Yole


旋镜式激光雷达的致命缺点是成本高昂、且越高分辨率设计难度越大,多一线激光就多一对发射和接收激光器,因此业内普遍采用的是1~2个激光器,禾赛AT128采用的是128个激光器,据悉禾赛科技每卖出一台AT128就会亏掉3000元。然而AT128这款半固态激光雷达在关键参数上,在现今量产激光雷达中仍具有较强竞争力。


▲AT128关键参数  来源:禾赛科技官网


激光雷达的普及,很大原因取决于激光雷达成本的降低和分辨率的提高,据相关资深人士分析,考虑性能、价格、可靠性、车规、体积、外观,MEMS激光雷达也是目前汽车激光雷达的最佳选择,该方案最佳选择的电磁式MEMS振镜。


速腾聚创拿下全球最多车企合作定点,只因掌握核心技术?


目前,全球许多车企已经从转镜式激光雷达向MEMS激光雷达转移,全球MEMS激光雷达厂家主要有两家,一家是中国的速腾聚创,另一家是以色列的Innoviz,Innoviz已经拿下宝马20亿美元的订单,2023年下半年开始出货。


据标准普尔子公司S&P Global的报告显示,速腾聚创与整车厂(OEM)合作数量共计18个,排名全球第一,可见下游整车厂对MEMS激光雷达的看好。


▲来源:S&P Global


据速腾聚创官网信息,速腾聚创与近20个汽车厂商存在合作,覆盖50余款车型。速腾聚创几乎拿下了大部分中国车厂的激光雷达订单,除了理想、蔚来,其余厂家的激光雷达基本都是速腾聚创提供,包括比亚迪、极氪、广汽、上汽智己、小鹏、吉利路特斯,长城近期也从ibeo转投速腾聚创。国际上的车厂中,丰田和Lucid也选了速腾聚创。



据悉,不久前比亚迪发布的百万豪车仰望U8,将搭载3颗来自速腾聚创的激光雷达。



之所以最多选择速腾聚创,是因为速腾聚创能够自行设计MEMS振镜,并且通过了车规。


MEMS振镜是一类芯片,由专业的MEMS晶圆代工厂代工,这和车载芯片的供应链是完全一致的。这次通过AEC-Q100的整个扫描器件就是电磁驱动MEMS振镜,结构强度是MEMS振镜中最高的一种。


对MEMS激光雷达厂商来说,MEMS振镜是判断厂家是否核心竞争力的最关键因素。


▲速腾聚创激光雷达MEMS振镜模组AEC-Q100认证证书(来源:速腾聚创官微)


超过4400个MEMS振镜样本投入!严格的车规级测试与不完善的标准


随着汽车电动化和智能化的发展,国内造车新势力的强势崛起,国产化替代的推进,“车规级”这个词也越来越多的出现在了大家的视野中。然而严格来说,什么是“车规级”,并没有明确的定义,为了保证汽车零部件的安全可靠,一般用于汽车的电子元器件需要通过某些标准测试,而通过这些标准认证后,就被许多媒体称之为车规级。


其中,由国际汽车电子协会(Automotive Electronics Council,简称AEC)制定的相关标准就是其中最权威的认证之一。AEC标准包括包括AEC-Q100(集成电路IC)、AEC-Q101(离散组件)、AEC-Q102(离散光电LED)、AEC-Q103(MEMS)、AEC-Q104(多芯片组件)、AEC-Q200(被动组件),其测试条件比消费型芯片规范严苛。


对照激光雷达上下游器件,相关检测标准如下:

▲来源:车规级元件


随着高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶等新技术的发展,AEC-Q标准是在不断进化的,因此标准保持着持续更新的状态,以适应新技术和应用的需求。


譬如这次激光雷达的测试,严格来说MEMS振镜属于AEC-Q103(MEMS)范畴,但目前AEC-Q103仅有两个子标准,一个是AEC-Q103-002,是针对压力传感器的,另一个是AEC-Q103-003是针对MEMS麦克风的。AEC-Q103-001是针对MEMS IMU的,估计在2023年底出台。


而针对MEMS振镜,AEC协会正在制定AEC-Q103-004和AEC-Q103-005标准,预计到2025年出台标准。


既然标准还未出台,那么这次速腾聚创的MEMS振镜是怎么通过AEC测试的呢?据速腾聚创官微介绍:

“以AEC-Q100母标准为纲领,由SGS制定MEMS振镜模组测试方案,对激光雷达MEMS振镜模组进行严格测试。”


也即是说,本次测试还是以AEC-Q100标准为主,据悉速腾聚创为此次测试投入了超过4400个MEMS振镜模组。


同时本次速腾聚创MEMS振镜通过AEC-Q系列认证是AEC-Q103-004和AEC-Q103-005制定的关键依据案例。


▲MEMS振镜模组机械冲击测试(来自速腾聚创官微)


AEC-Q100 关键测试类别包括:

1)、Accelerated Environment Stress (加速环境压力)

2)、Accelerate Lifetime Simulation (加速寿命仿真)

3)、Packaging/Assembly (封装/组装)

4)、Die Fabrication (芯片制程)

5)、Electrical Verification (电气验证)

6)、Defect Screening (不良品筛选)

7)、Cavity Package Integrity (腔体封装完整性)


AEC-Q100测试流程及说明:


▲图注:AEC-Q100认证流程,资料来源:AEC委员会


可以预见,通过车规级AEC验证后,将会促进主流车厂对速腾聚创MEMS激光雷的需求。


结语:我国何时诞生智能传感器领域的华为?


MEMS激光雷达是当下最优激光雷达解决方案,速腾聚创成为全球首家通过MEMS振镜车规级认证的企业,意味着国产企业正式掌握了激光雷达核心关键技术。


据上文Yole及S&P Global相关报告显示,中国激光雷达头部企业中,有多家总部位于深圳,包括速腾聚创、华为、大疆览沃、镭神智能等等。


近期深圳市大力打造激光雷达等智能传感器产业,据深圳大学副校长、俄罗斯工程院外籍院士张学记表示“再过15-20年,智能传感领域将再造一个‘华为’”。智能传感技术市场应用广泛、潜力巨大,深圳正在打造千亿级产业集群,有望诞生与华为体量相当的企业或联合体。


随着我国对智能磁传感器产业的重视,以激光雷达为代表,我国正在某些传感器赛道取得竞争优势。


然而,传感器领域众多,我国离成为真正的传感器强国,仍然任重而道远。



本文部分资料来自:

https://mp.weixin.qq.com/s/mkZNgWvI1fWBRGnJP6Kbrg

https://mp.weixin.qq.com/s/eWIoq20LrhRI7vO2ME9Ihg


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