激光雷達是一種綜合的光探測與測量系統(tǒng)，可以創(chuàng)建出目標清晰的 3D 圖像。隨著汽車向自動駕駛過渡，激光雷達受到產(chǎn)業(yè)界越來越多的關(guān)注，有望彌補攝像頭在精度、穩(wěn)定性、抗環(huán)境干擾和視野上的局限性，是 L3、L4 和 L5 級標準的自動駕駛不可或缺的元件。

今年，中國智能駕駛市場高速增長，根據(jù)蓋世汽車研究院智能駕駛配置數(shù)據(jù)分析，2024年上半年，激光雷達市場呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢，搭載量已達到驚人的58.4萬顆，超過了去年全年的搭載量，2024全年預(yù)計會突破130萬顆。VCSEL作為激光雷達的核心部件之一，市場規(guī)模將隨著激光雷達市場空間的擴大而增長。

近期，在VCSEL領(lǐng)域發(fā)生了兩起融資事件。3月10日，行業(yè)領(lǐng)先的VCSEL光學(xué)解決方案商瑞識科技獲得近億元B+輪融資。據(jù)悉，本輪投資方為廣汽資本、江淮汽車旗下產(chǎn)業(yè)資本和合肥產(chǎn)投，融資將繼續(xù)用于加速技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)及量產(chǎn)落地。

5月6日，縱慧芯光完成數(shù)億元C+輪融資，本輪投資方包括國開制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級基金、聯(lián)動豐業(yè)務(wù)、芯禾資本、蘇州永鑫。縱慧芯光是一家半導(dǎo)體產(chǎn)品研發(fā)商，主要研發(fā)VCSEL芯片、器件級模組產(chǎn)品，應(yīng)用于3D感知、自動駕駛、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等領(lǐng)域。

VCSEL芯片未來三年的市場增長趨勢如何？艾邁斯歐司朗、瑞識科技等中外廠商推出了最新的VCSEL芯片產(chǎn)品？本文進行詳細解讀。

VCSEL芯片從消費電子向車載應(yīng)用拓展，年復(fù)合增長率達8.1%

2017年11月，蘋果發(fā)布了嵌入 VCSEL 用于人臉識別的 iPhone X引領(lǐng)了行業(yè)風(fēng)潮。2018 年，移動和消費成為 VCSEL 最大的市場，規(guī)模達到 4.4 億美元。華為、小米等安卓智能手機制造商很快也加入了這一潮流。

8月25日，Research and Markets發(fā)布《全球VCSEL市場預(yù)測》，報告指出全球 VCSEL 市場預(yù)計將從 2024 年的 13 億美元增長到2029年的 19億美元，預(yù)計從2024年到2029 年，其復(fù)合年增長率將達到 8.1%。

2018年開始，消費電子是VCSEL占比最大且增長最快的應(yīng)用市場。據(jù)不完全統(tǒng)計，2023 年消費性電子產(chǎn)品導(dǎo)入 3D 感測的品牌包含 Apple（手機、平板計算機）、Honor（手機）、Meta Quest 3、Magic Leap 2。iPhone 15 Pro 采用 Sony 堆棧結(jié)構(gòu)技術(shù)，將 VCSEL 及驅(qū)動 IC、SPAD 及 ISP（ASIC Chip）以堆棧結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)尺寸大幅減少，并同時實現(xiàn)高速響應(yīng)和高輸出功率，在相同功率下提供更好的光達掃描性能，拉長電池續(xù)航時間，同時提高相機和擴增實境的性能。

這家機構(gòu)還特別指出，汽車應(yīng)用中 VCSEL 的不斷增加驅(qū)動了整體市場的增長。VCSEL 在汽車應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，尤其是高級駕駛員輔助系統(tǒng) （ADAS） 和自動駕駛汽車。它們支持高分辨率3D傳感和激光雷達系統(tǒng)，這對于增強車輛安全和導(dǎo)航至關(guān)重要。

“為什么華為智駕技術(shù)加持的汽車選擇激光雷達？” 華為常務(wù)董事、終端 BG 董事長、智能汽車解決方案 BU 董事長余承東對媒體表示，因為激光雷達可以提高安全性。他說一輛黑色的車在隧道里面壞了，攝像頭無法識別，只有到車跟前才能發(fā)現(xiàn)。如果是一輛白色的車壞在路上，從攝像頭看上去它和藍天白云融為一體，白色車運動起來毫米波雷達可以識別，但是停駛在路邊的，攝像頭方案的車輛還是會撞。激光雷達不會致盲，攝像頭會致盲。

據(jù)不完全統(tǒng)計，2023年國內(nèi)有20多款新車搭載激光雷達上市，2024年，寶馬、奔馳、沃爾沃等外資品牌也將激光雷達加入上車潮中，激光雷達的密集上車帶動了出貨量增長。

隨著激光雷達的技術(shù)架構(gòu)持續(xù)更新，從單點激光掃描到多線激光，從復(fù)雜的機械式逐步向半固態(tài)、固態(tài)式演進。激光雷達在汽車上應(yīng)用聚焦30米到70米的中短距補盲，現(xiàn)在整體發(fā)展方向是向芯片集成度越來越高的全固態(tài)激光雷達演進。

為何VCSEL成為汽車激光雷達的關(guān)鍵部件？汽車廠商對激光雷達的期待值是四大方向：1、探測距離越做越遠；2、角分辨率越做越高；3、在框架結(jié)構(gòu)上更傾向于無旋轉(zhuǎn)部件；4、市場對于激光雷達降低成本要求越來越高。瑞識科技有限公司市場總監(jiān)孫正強指出，VCSEL 具有效率高、光束質(zhì)量好、精度高、功耗低、小型化、高可靠、調(diào)制速率快、可大量生產(chǎn)、制造成本低等優(yōu)勢，逐步來匹配激光雷達演進需求。

艾邁斯、瑞識科技加快推出車用VCSEL芯片方案

8月8日，全球領(lǐng)先的光學(xué)解決方案供應(yīng)商艾邁斯歐司朗宣布，將推出創(chuàng)新的高性能8通道915nm SMT脈沖激光器——SPL S8L91A_3 A01，為自動駕駛賦予能量，簡化系統(tǒng)設(shè)計并提升性能，使長距離探測的激光雷達更高效和可靠。

據(jù)AMS官方信息顯示，SPL S8L91A_3 A01采用單片集成8通道設(shè)計，每個激光器通道提供125W的功率，即總峰值光功率為1,000W，極大地增強對高速公路自動駕駛至關(guān)重要的遠距離激光雷達系統(tǒng)的性能。該款激光器有4個可單獨尋址的陽極，每個陽極連接到兩個并行操作的激光器通道。

SPL S8L91A_3 A01旨在滿足汽車行業(yè)的嚴格要求，性能規(guī)格符合并超越AEC-Q認證標準。該款激光器的QFN封裝是保障可靠設(shè)計的關(guān)鍵，可提供滿足汽車環(huán)境挑戰(zhàn)的持久解決方案。除可大規(guī)模應(yīng)用于自動駕駛汽車的激光雷達系統(tǒng)之外，該新款激光器可應(yīng)用于工業(yè)激光雷達，可提升機器人、安防監(jiān)控、智慧城市和最后一公里交付等應(yīng)用的性能。艾邁斯歐司朗官方宣布，SPL S8L91A_3 A01將于今年秋季推出。

瑞識科技在2018年成立，核心團隊成員曾任職于Lumentum、Avago等全球知名的半導(dǎo)體企業(yè)，主要產(chǎn)品為VCSEL芯片、1.5次光學(xué)集成光源和VCSEL激光模塊，應(yīng)用于新能源汽車的DMS和夜視系統(tǒng)及激光雷達、掃地機器人、無人機、消費電子、醫(yī)療醫(yī)美、工業(yè)光伏等領(lǐng)域。

“VCSEL大規(guī)模的商用在2017年，蘋果在其iPhone X Face ID模塊中開始使用VCSEL激光器，每個iPhone X中使用了三顆VCSEL芯片。當時創(chuàng)業(yè)團隊對接這個項目，到了2019年，我們花了一年時間把940、850型號的VCSEL芯片流片出來，并且推向市場?！?深圳瑞識科技有限公司市場總監(jiān)孫正強表示，“后面我們就針對掃地機器人、工業(yè)機器人和車載領(lǐng)域做對應(yīng)的VCSEL方案。2022年業(yè)界首款掃地機器人SLAM導(dǎo)航用VCSEL激光雷達量產(chǎn)出貨，該系列激光雷達產(chǎn)品搭載瑞識科技VCSEL激光模塊。目前在國內(nèi)掃地機器人專用的LDS激光雷達的VCSEL芯片領(lǐng)域，瑞識科技占據(jù)70%的市場份額?！?/p>

圖：瑞識科技在光博會現(xiàn)場VCSEL芯片展示 電子發(fā)燒友拍攝

在光博會舉辦的“激光雷達和3D傳感技術(shù)研討會”上，孫正強分析說，針對汽車領(lǐng)域瑞識科技推出了兩大類產(chǎn)品：一是推出單通道或者單點的VCSEL產(chǎn)品，時下市場上還是有做8線、16線、32線激光雷達的客戶需要這些產(chǎn)品；二是新款二維可尋址激光雷達VCSEL芯片，可應(yīng)用于搭載固態(tài)激光雷達的智駕方案，以實現(xiàn)更高級別的智駕功能。據(jù)悉，深圳瑞識科技的CR85、CR90和CR94系列產(chǎn)品，就通過車規(guī)級認證并進入了新能源汽車頭部客戶供應(yīng)鏈。

孫正強分享了車用VCSEL產(chǎn)品的應(yīng)用情況，他說：“瑞識科技紅外夜視補光產(chǎn)品CR85-M741L，已應(yīng)用于比亞迪仰望U8、東風(fēng)嵐圖、比亞迪海豹等汽車。瑞識車載紅外夜視補光VCSEL芯片產(chǎn)品可有效提高夜視工作距離和夜視圖像精度，可應(yīng)用于碰撞預(yù)警、車道偏移報警和行人檢測等，用于提升無人駕駛道路識別、道路建模和避障預(yù)警等功能。”