现在光学雷达在整个自动驾驶产业链扮演的角色越来越重要，已可以和电脑视觉和雷达感测器芯片并列为自动驾驶三大金刚。
不过，光学雷达并非只应用在自动驾驶，工业自动化、机器人和无人飞行器也有用武之地。除此之外，地图市场也向光学雷达敞开怀抱。
这并不令人惊讶，毕竟这项技术当年就是为地图绘制而生。不过，光学雷达技术在自驾车的发展又反哺了地图，让地图更强大也更完善。
事实上，之前研究人员还用光学雷达探索过藏在危地马拉丛林中的马雅古城。这里建筑繁多，架构复杂，光是各种马路就有数千条，但“消失”于丛林里几个世纪后，原貌已被各种植物彻底掩盖。
新奇的应用加上不断提升的光学雷达技术，预示著不断膨胀的庞大市场到来。ABI Research 预计，车载光学雷达市场规模到 2027 年将扩大至 130 亿美元。
光学雷达市场的扩大也会带来连锁效应，其他相关市场会一并受益。
法国技术和商业市场研究公司 Yole Développement 预测，燐化镓市场能借着这股东风在未来 5 年内达成 79% 的年复合增长率，2022 年市场规模扩大至 4.6 亿美元。
Yole 认为，燐化镓非常适合高效能和高频应用。“光学雷达、无线充电和封包追踪均属于高阶中／低电压应用，燐化镓是唯一能满足要求的材料。”Yole 市场分析师 Ana Villamor 解释。
因此，光学雷达供应商在接近视觉、自动驾驶和 ADAS 买主的同时，也在把光学雷达卖给无人机、工业系统和地图等市场买家。
自动驾驶和 ADAS
光学雷达面前最大的蓝海还是汽车工业，研发人员正在想方设法利用固态设计减少光学雷达的行动零件和整套系统的成本。
“对我来说，光学雷达是非常有趣的系统，因为各部分都与半导体相关。”西门子旗下 Mentor 公司产品战略主管 Jeff Miller 说。
“硅光子学领域的研发人员做了很多有趣的尝试，为固态光学雷达落地做了不少贡献。当然，传统光学雷达领域也有突破，在激光脉冲的供能、控制和功率晶体管的设计有很多新点子。资料处理也有进步，3D 点云产生的巨量资料，最终价值就是为自驾车提供必要的资讯。”Miller 表示。
最初，自驾车搭载的光学雷达系统都是车顶不停旋转的感测器，但丑陋的设计可不符合消费市场的口味。“自驾车的商业化已经开始了，外观必须符合汽车的审美设计。”Miller 解释。
这就是光学雷达新的兴奋点。“一场竞争正在发生，大家都在追逐体型苗条的廉价固态光学雷达。”Cadence 自订和积体电路包装团队的研发主管 Ian Dennison 说。
Dennison 明确指出，光学雷达售价至少要降至 200 美元以下。“淘金热才刚开始，新创公司和投资额都在不断增长。不过，不同公司视角也有差别，需要在 CMOS、硅光子和 MEMS 技术中选择。”
Dennison 还表示，光学雷达能提供非常好的深度分辨率，这才是真正的杀手级功能。
到底有什么不同？
光学雷达的发展也刺激了市场对大电流、高频率、低电阻、低电容功率晶体管的需求，而此类产品的制作需要用到燐化镓和其他特殊的半导体材料。
“业界有个新趋势，研究人员更愿意将高效能的三、四型材料整合进传统的硅系统。”Mentor 产品市场主管 Chris Cone 说。
他总结了几点：
首先，光学雷达设计对几何架构非常敏感，需要极强的硅光子积体电路设计能力，其中还包括基于曲线物体设计套件的能力，用大量波导管组装设计套件且符合锥度与过渡要求的能力，和一套拥有恰当光学、电气特徴建模的多域电路模拟方案；
其次，在进行物理验证时，研发人员还得对光子架构了如指掌，毕竟标准验证过程中会出现大量假错（false error）。
此外，使用标准 DRC 检验技术时还会生成大量难以充分察觉的误报（false positive）。他们只能用大量测试来找到错误之处。
在这样的背景下，工具提供商开始搜寻不同的方法论。
“光学雷达需要新的设计，因此设计工具也得灵活以适应各种新要求。”Cone 说。“不过，整个光学雷达设计的流程可以保留，设计完成后通过模拟和版图验证来做设计分析依然不可少。”
一些专家不愿将 MEMS 装置视为固态光学雷达的一部分，因为依然有可行动零件，且一些激光雷达 供应商也开始用相控阵（OPA）代替 MEMS。
“不同人会走出不同的路。”Dennison 说。“硅光子技术确实适合光学雷达这样的产品，如果你能用它来控制光，就已经与最终解决方案很接近了。”
如果将 MEMS、CMOS 芯片和光子等技术相结合，则会得到一种新的混合技术，不过合作设计起来可不容易。
（Source：APTIV）
自动驾驶市场迫切需要两类光学雷达产品
随着光学雷达发展前景变得越发光明，投资也纷纷涌来。
眼下，硅谷的 3 家光学雷达公司 Velodyne、Quanergy 和 Cepton 过去一年，业务都有长足发展。
除了开始为科技巨头、汽车厂商和一级供应商积极备货，光学雷达公司后面还跟了一大堆不缺钱的新创公司，如 Aurora Innovation 这种聚集圈内最懂自驾车人才的公司。
Velodyne CTO Anand Gopalan 表示：“市场现在迫切需要两样产品：一种是为自动驾驶计程车准备的高效能感测器，另一种是为 ADAS 应用准备的小型感测器。”不过，他也看出光学雷达的工业应用需求正在快速增长。当然，还有无人机和地图。
“地图市场正在不断进化和发展。”他说道。“我们的注意力已从提供高分辨率地图移转到为自驾车提供高分辨率地图。我们非常看好新市场，融合光学雷达资料的 360 度视野地图非常重要，因此这个领域后劲还很足。人们已经找到很多光学雷达跨界应用的方式，令人兴奋不已。此外，在 ADAS 领域光学雷达也在快速走红，很有可能成为未来 ADAS 系统的标配。”
值得注意的是，光学雷达在路上有积雪覆盖的情况下非常管用，因为这种情况下电脑视觉会因为道路标线被遮挡而“不知所措”。
其实在车载光学雷达发展成熟过程中，环境因素是一大挑战，高温和低温条件下效能都会降低，而真正商用汽车无法这么脆弱。
为了解决这个问题，技术人员也会在其他相关领域取得突破。
“第一波光学雷达部署完成后，感测器会不断加码，功能也会越来越多，随之而来的是资料量增大。因此未来几年整个光学雷达产业链都会动起来，我们也能见到更多有趣的产品。”Gopalan 说。
Quanergy CEO Louay Eldada 也认为光学雷达市场将迎来“大爆发”。
“我们的梦想正在一步步成真。”他说。“我们不但拿到了汽车安全和工业自动化的大单，地图和无人机市场的买家也找上门来了。”
Quanergy 主打固态光学雷达产品，这家公司的目标是要将光学雷达系统级芯片的价格降低到 100 美元以下。“光学雷达是 Level 4 系统必备的主力芯片，我们要为汽车工业提供强有力的支援。”Eldada 说。
目前进入光学雷达市场的公司约有 50 家，但未来几年该产业会经历一轮大洗牌。
当然，短期内还是会有各种新公司涌进淘金。2016 年创立的 Cepton 正在打造远端感测器，准备今年下半年拿出车载产品。
Cepton 商业开发主管魏炜表示，光学雷达市场 50 家公司中，只有不超过 5 家有能力拿出探测距离 200 米以上的光学雷达系统，而今年底，许多汽车巨头的自动驾驶原型车就要上路了。
激光雷达市场依然处于初期
从车载电子装置的角度来看，光学雷达市场依然在初期阶段。
不过，这技术撕开的裂口却让我们看到背后庞大的市场。这绝不是简单的单一垂直领域，光学雷达技术对其他产业的辐射能力会越来越强。
几年前光学雷达还是默默无闻的技术，现在却有了天翻地覆的变化。随着价格下降，应用领域会更广泛。因此对光学雷达来说，真正的增长阶段还没到来。
（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：shutterstock）
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