- Lumotive采用獨(dú)有的液晶超表面（Liquid Crystal Metasurfaces, LCM）光束操縱技術(shù)

- 可擴(kuò)展的硅基激光雷達(dá)（LiDAR）解決方案能夠滿足特定的汽車、工業(yè)以及消費(fèi)類應(yīng)用需求

- 標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制造工藝實(shí)現(xiàn)卓越的成本效益

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨投資的自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)初創(chuàng)公司Lumotive宣布將其激光雷達(dá)的目標(biāo)應(yīng)用從汽車和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域拓展至消費(fèi)類市場(chǎng)，將智能手機(jī)激光雷達(dá)芯片加入其產(chǎn)品發(fā)展路線圖。

Lumotive激光雷達(dá)原型X10（左一），首款量產(chǎn)激光雷達(dá)X20（中）

Lumotive計(jì)劃今年年底送樣兩款新的激光雷達(dá)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，包括一款用于汽車的X20，以及一款工業(yè)應(yīng)用的Z20。這兩款產(chǎn)品都基于Lumotive專利保護(hù)的液晶超表面（LCM）技術(shù)，利用超材料的光彎曲特性，使其激光雷達(dá)系統(tǒng)無需傳統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件即可實(shí)現(xiàn)光束操縱。

麥姆斯咨詢獲悉，Lumotive透露了進(jìn)軍智能手機(jī)激光雷達(dá)傳感器市場(chǎng)的雄心。已經(jīng)在其產(chǎn)品路線圖上增加了一款專為手機(jī)而設(shè)計(jì)的激光雷達(dá)M20，這款產(chǎn)品計(jì)劃在2021年年初進(jìn)行原型試驗(yàn)，預(yù)計(jì)將在2021年第三季度送樣。

今年蘋果公司在其新推出的iPad Pro中意外嵌入激光雷達(dá)掃描儀，著實(shí)為相關(guān)產(chǎn)業(yè)注入了一針強(qiáng)心劑。在此背景下，Lumotive突然對(duì)消費(fèi)類市場(chǎng)產(chǎn)生興趣，有些機(jī)會(huì)主義的成分，但也算有充分的理由。

Lumotive聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Bill Coleran解釋稱，“Lumotive的全固態(tài)硅光束操縱系統(tǒng)基于CMOS工藝，在可擴(kuò)展性方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。我們完全可以利用與汽車、工業(yè)應(yīng)用激光雷達(dá)解決方案相同的架構(gòu)，為智能手機(jī)開發(fā)M20激光雷達(dá)模組。”

憑借其液晶超表面（LCM）光束操縱技術(shù)，Lumotive認(rèn)為其技術(shù)方案可以證明優(yōu)于機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)、MEMS激光雷達(dá)或光學(xué)相控陣激光雷達(dá)。Lumotive的激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)合了可提供遠(yuǎn)距離探測(cè)的大光學(xué)孔徑（25 mm x 25 mm），高角度分辨率的120°視場(chǎng)，以及快速隨機(jī)接入光束操縱。

具體來說，與傳統(tǒng)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)相比，Lumotive的液晶超表面（LCM）芯片采用了基于超材料原理的可調(diào)諧亞波長(zhǎng)元件，使其激光雷達(dá)系統(tǒng)更可靠、更緊湊。而與基于MEMS微鏡的激光雷達(dá)系統(tǒng)相比，Lumotive的液晶超表面（LCM）光束操縱技術(shù)可以提供更大的孔徑、更遠(yuǎn)的探測(cè)距離。另一方面，當(dāng)前光學(xué)相控陣激光雷達(dá)的效率較低，缺乏自動(dòng)駕駛所需要的高性能。

Lumotive創(chuàng)新的光束操縱技術(shù)展示，其核心液晶超表面（LCM）芯片采用CMOS工藝制造

從過熱到遇冷

Colleran預(yù)計(jì)，對(duì)于一度過熱的激光雷達(dá)市場(chǎng)，一些創(chuàng)新廠商或?qū)⒚媾R行業(yè)洗牌。

盡管，Colleran相信Lumotive憑借差異化的技術(shù)方案能夠平穩(wěn)度過這個(gè)瞬息萬變的市場(chǎng)階段，但Lumotive最初涉足自動(dòng)駕駛行業(yè)的原因與其它高科技初創(chuàng)公司并沒有什么不同，就是看中這個(gè)炙手可熱市場(chǎng)的美好前景。

原本，自動(dòng)駕駛行業(yè)預(yù)計(jì)激光雷達(dá)市場(chǎng)的增長(zhǎng)將從不差錢的無人駕駛出租車開始，然后席卷高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）應(yīng)用。

然而，Colleran承認(rèn)，在過去的8到10個(gè)月里，這個(gè)美好的預(yù)期看起來似乎已經(jīng)“翻轉(zhuǎn)”。鑒于業(yè)界目前的普遍共識(shí)，全自動(dòng)駕駛要比我們想象的困難得多，預(yù)計(jì)還需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間，激光雷達(dá)真正的市場(chǎng)首秀要看ADAS或工業(yè)應(yīng)用，而不是自動(dòng)駕駛汽車。這種逆轉(zhuǎn)，要求激光雷達(dá)技術(shù)供應(yīng)商不得不拿出更激進(jìn)的價(jià)格，同時(shí)還要滿足不同的性能要求。

這種市場(chǎng)轉(zhuǎn)變正迫使幾乎每一家激光雷達(dá)初創(chuàng)公司迅速采取行動(dòng)。對(duì)所有的自動(dòng)駕駛傳感器技術(shù)供應(yīng)商來說，重點(diǎn)已經(jīng)從“占領(lǐng)自動(dòng)駕駛汽車市場(chǎng)”，轉(zhuǎn)向“探索新的技術(shù)應(yīng)用”。

新產(chǎn)品、新應(yīng)用

Lumotive稱，計(jì)劃在2020年第四季度送樣的X20和Z20激光雷達(dá)基于該公司X10激光雷達(dá)原型，它們具有相同的架構(gòu)。X10被認(rèn)為是一款概念驗(yàn)證原型，X20和Z20則是該公司的首款“上市”產(chǎn)品。

X20和Z20激光雷達(dá)系統(tǒng)都包含發(fā)射、接收和光束操縱模塊。汽車產(chǎn)業(yè)Tier 1供應(yīng)商或工業(yè)傳感器供應(yīng)商可以采購(gòu)任意模塊，以構(gòu)建或改善自己的激光雷達(dá)產(chǎn)品。

X20適用于遠(yuǎn)距離探測(cè)應(yīng)用，具有120°x 30°視場(chǎng)，在明亮的陽光下探測(cè)距離超過120米。Z20探測(cè)距離相對(duì)較短（約50米），但垂直視場(chǎng)擴(kuò)大到了70°，可以滿足工業(yè)應(yīng)用以及汽車領(lǐng)域短距離探測(cè)需求。

盡管面向智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的M20激光雷達(dá)的參數(shù)規(guī)格還不明確，但其中使用的激光器、液晶超表面（LCM）光束操縱以及探測(cè)器這三個(gè)主要模塊都是基于汽車或工業(yè)激光雷達(dá)系統(tǒng)的類似架構(gòu)。對(duì)于激光器，移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用的3D傳感器模組將使用低功率的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），替代大功率激光二極管；探測(cè)器方面，相對(duì)汽車領(lǐng)域采用的大陣列單光子雪崩二極管（SPAD）則采用更小的SPAD陣列。此外，Coleran解釋稱，液晶超表面（LCM）光束操縱模塊也必須大幅度縮小到4 mm x 7~8 mm。

Colleran認(rèn)為，當(dāng)M20嵌入智能手機(jī)后，Lumotive激光雷達(dá)系統(tǒng)在明亮陽光下的性能表現(xiàn)將成為一種優(yōu)勢(shì)。Colleran表示，Lumotive的商業(yè)模式很靈活，他們會(huì)跟激光雷達(dá)生態(tài)系統(tǒng)中的技術(shù)供應(yīng)商合作，例如向意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）或艾邁斯半導(dǎo)體（ams）等公司提供光束操縱模塊，這些公司都有自己開發(fā)的SPAD陣列或低功率VCSEL激光器。

對(duì)于激光雷達(dá)來說，工業(yè)、汽車和移動(dòng)設(shè)備這三個(gè)目標(biāo)應(yīng)用的市場(chǎng)規(guī)模和價(jià)格水平都有差異。Colleran預(yù)計(jì)，到2025年，移動(dòng)設(shè)備的激光雷達(dá)市場(chǎng)將增長(zhǎng)至80億美元，智能手機(jī)中激光雷達(dá)系統(tǒng)的平均售價(jià)約為8美元；相比之下，工業(yè)應(yīng)用的市場(chǎng)規(guī)模約為20億美元，激光雷達(dá)系統(tǒng)的平均售價(jià)約為400美元；另一方面，預(yù)計(jì)汽車市場(chǎng)規(guī)模將在40億美元左右，該領(lǐng)域激光雷達(dá)系統(tǒng)的價(jià)格水平可降至160美元。

目前，Lumotive也在研發(fā)第三代激光雷達(dá)X30，計(jì)劃將于2021年底為ADAS市場(chǎng)送樣。至于X20和X30的區(qū)別，X20基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA），而X30將采用ASIC。

關(guān)于Lumotive

Lumotive公司成立于2018年，總部位于華盛頓州西雅圖，是固態(tài)3D傳感系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者，專注于為消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化以及自動(dòng)駕駛汽車開發(fā)高性能激光雷達(dá)解決方案。該公司的激光雷達(dá)解決方案基于專利液晶超表面Metasurfaces的革命性光束操縱技術(shù)，提供前所未有的高性能組合（通過探測(cè)范圍、分辨率和幀率）和大規(guī)模應(yīng)用的適用性（成本、可靠性和尺寸）。Lumotive的光束操縱芯片之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這種獨(dú)特的組合，是因其具有卓越的光學(xué)性能，并采用成熟的半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)，是一種更為安全、更具成本效益的傳感器解決方案。Lumotive得到了微軟創(chuàng)始人比爾?蓋茨的投資。