芯耀
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最近享界S9T上市宣称搭载了4个激光雷达，其中3个是高精度固态激光雷达。朋友问起固态激光雷达和机械、半固态激光雷达到底有何区别？小星只想说最早关注固态激光雷达是差不多8年前的美国CES电子消费展。没想到最终还是华为把这个技术白菜化了。又要提到那个梗摸着鹰酱过河快要摸不下去了，鹰酱自己都搞不出来的PPT技术转眼就在神秘的东方实现了，鹰酱你还有PPT么？今天小星就带大家从激光雷达技术原理出发聊聊这个问题。
首先为什么说华为把固态激光雷达白菜化了。因为不只是享界S9T而是基本上鸿蒙智行所有旗舰车型比如尊界S800和问界M9等都在车身两侧以及车尾部配备了这样的高精度固态激光传感器。
那么固态激光雷达难不难？难。它难在哪里呢？我们先来聊聊激光雷达工作原理。回顾初中知识灵活画手上线。蝙蝠是怎么在伸手不见五指的洞穴中灵活飞行而不撞墙的？它们靠的是发出超声波然后接收回波来"看见"周围环境。汽车上的雷达技术原理跟蝙蝠导航有异曲同工之妙。激光雷达用红外光线通过发射并接收反射回来的信号来探测周围物体的距离和形状。
车用激光雷达工作原理就是蝙蝠测距用的回波时间（Time of Flight，缩写为TOF）测量方法。但要知道光速是每秒30万公里。要区分目标厘米级别的精确距离，那对传输时间测量分辨率必须做到1纳秒。要如此精确的测量时间，因此对应的测量系统的成本就很难降到很低，需要使用巧妙的方法降低测量难度。通过旋转的机械镜面测量激光发出和收到回波的时间差，从而确定目标的方位和距离。由于激光雷达主动发射激光，因此受环境光变化的影响小，测距精确。
激光雷达LiDAR关键部件按照信号处理的信号链包括控制硬件DSP数字信号处理器、激光驱动、激光发射发光二极管、发射光学镜头、接收光学镜头、APD雪崩光学二极管、TIA可变跨导放大器和探测器。其中除了发射和接收光学镜头外，都是电子部件。随着半导体技术的快速演进，性能逐步提升的同时成本迅速降低。但是光学组件和旋转机械则占据了激光雷达的大部分成本。按照8年前2017年CES消费电子展发布的激光雷达定义。5个分类中有4个属于固态激光技术。
1.机械扫描激光雷达Mechanical Scanning LIDAR
最早出圈的Velodyne即属于这个分类含机械旋转的高精度光学镜头组件。这也是其成本相对较高的原因。提到的Valeo/Ibeo的激光扫描仪从某种程度上实现了小型化和固态化。但它并不是全固态的。因为虽然外部看不到机械旋转部件，但是内部的光学镜头还是可以机械旋转一定角度的。它伴随奥迪Autopilot无人驾驶概念车一同面市的时候当时还是某种程度上震惊了整个业界。如今全面用在BBA的车型当中。
接下来介绍的4中类型都属于固态技术Solid-State Technology
2.非扫描快闪激光雷达Non-Scanning Flash LIDAR
该产品类型有一个特点就是它并不能扫描，而是固定一定的视角。并且它大部分情况下会避免采用直接测量光线发射回波时间ToF的方法。而是多会选用间接方法，比如发射多组激光脉冲然后测量累计的回波光量。使用间接方法测量距离的成本较低，但是实时性较差。
3.相控阵激光雷达Phase Array LIDAR
美国初创公司Quanergy的“固态”激光扫描仪S3首次引入了全固态激光激光的概念。简单的说这是一款全“固态”的激光雷达，或者称光学相控阵激光扫描雷达。其满足了激光扫描仪小型化的大趋势，整个尺寸只有90mm x 60mm x 60mm。产品工作原理展示中可以看到内部机构不存在任何的机械旋转部件。所有的激光探测水平和垂直视角都是通过电子方式实现的。因此其名副其实的是全“固态”激光扫描仪产品。由于其创新的全固态概念获得了CES2017创新奖。Quanergy曾在2021年通过SPAC特殊目的收购上市，但不久因为技术无法落地宣告破产。
4.基于微机械的扫描激光雷达MEMS based Scanning LIDAR
TI的微机械光学芯片可以说最早得到应用，不过更多的是在电视机及投影仪上。其DLP技术的光学投影芯片目前应用到了IMAX 3D影院投影机上。目前大家享受的各种大片背后就有这种芯片的贡献。目前该技术在汽车行业的应用还主要是抬头显示HUD功能。在汽车激光雷达方面则只闻其声不得真容。
5.其他other
从8年前看还有很多其他的技术正在引入固态激光扫描的应用。其中主流之一就是美国初创公司TriLumina基于垂直腔面发射激光器VCSEL技术相关的产品。令人唏嘘的是TriLumina公司最终也落得被光通信巨头收购的命运。
回过头来看享界S9T的华为高精度固态激光雷达怎么就做成了呢？怎么跨过这些难关的呢？难不成东大真的在月之背面发现的黑科技？其实说到底华为还是死磕了前面提到的其他类别中的VCSEL方向，并关键攻关突破了SPAD单光子雪崩二极管。在激光雷达探测器技术路线中，APD雪崩光电二极管依靠倍增效应提升弱信号的检测能力，而SPAD则通过在击穿区工作实现单光子探测。SPAD?的关键在于引入淬灭quenching工艺。每当单光子触发雪崩后电路迅速将其关断并复位使探测过程线性可控。从而实现高灵敏度与可重复的光子计数，这也是其相较于APD的核心优势和走向量产的重中之重。
华为把固态激光雷达白菜化说到底是死磕了VCSEL方向并关键攻关突破了SPAD。不只是享界S9T而是基本上鸿蒙智行所有旗舰车型比如尊界S800和问界M9等都在车身两侧以及车尾部配备了这样的高精度固态激光传感器。
