融资频繁 激光雷达TOF与FMCW技术路线谁当先？

日前，国内激光雷达领域企业又迎来一波投资者的关注与青睐。

6月18日，车规级MEMS激光雷达解决方案提供商一径科技宣布完成数亿元B轮融资，由英特尔资本和创新工场分别领投B1轮和B2轮。

相干 FMCW 精密传感技术方案商苏州挚感光子近日宣布完成亿元 A 轮融资，由北极光创投和中芯聚源共同领投，仁智资本、吴江创投及德鸿资本跟投，融资资金将主要用于工业精密传感器的市场推广及车载激光雷达产品研发。

6月8日，上海禾赛科技有限公司（下称“禾赛科技”）宣布完成超过3亿美元的D轮融资，领投方包括高瓴创投、小米集团、美团和CPE源峰，参与本轮融资的还有华泰美元基金及禾赛科技老股东光速中国、光速全球、启明创投等。

此外，今年5月，图达通则完成了B轮融资；今年2月，速腾聚创接受了来自TCL资本的战略投资。

而放眼国外激光雷达领域，Velodyne、Luminar、Aeva、Innoviz、Ouster、AEye六家国外激光雷达公司先后通过SPAC（Special Purpose Acquisition Company，即特殊目的收购公司）方式上市。

根据沙利文的统计及预测，受无人驾驶车队规模扩张、激光雷达在高级辅助驾驶中渗透率增加、以及服务型机器人及智能交通建设等领域需求的推动，到2025 年激光雷达全球市场规模为 135．4 亿美元，相较于 2019 年可实现 64．5％的年均复合增长率。

技术路线原理及优势

通常来说，激光雷达组成包括四大块：激光发射器、激光接收器、测距方式、扫描方式。激光雷达到底如何分类？其实，按不同的分类方法，激光雷达分为不同的技术路线。例如，按测距方法分，按激光发射器分，按扫描方式分等。

根据扫描结构的不同，激光雷达主要分为机械式激光雷达、混合固态式激光雷达以及固态式激光雷达。机械式激光雷达采用机械旋转部件，可以实现大角度扫描，但装配困难、成本较高。固态激光雷达目前的实现方式 包括MEMS、Flash 和 OPA 技术。

根据测距方法的差异，激光雷达主要分为飞行时间测距法、相干测距法以及三角测距法。目前，激光探测的两种主要技术是ToF与FMCW。

ToF激光雷达是目前主流的测距方式。TOF，全称为Time of Flight，即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

TOF激光雷达核心模块示意图 来源：禾赛科技招股书

ToF技术目前发展较为成熟，在激光雷达传感器领域应用多年。ToF激光雷达的结构分为激光发射器、激光探测器及扫描部件三部分。激光发射器按波长可主要分为905 nm和1550 nm两种。

FMCW，全称为Frequency Modulated Continuous Wave，即调频连续波。事实上，FMCW激光雷达已经存在了很长时间，在激光器发明七年后诞生于麻省理工学院林肯实验室。

FMCW激光雷达框架示意图 来源：微迷网

从基本原理来说，FMCW发射波为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化。可通过发出恒定的激光光流，并定期改变光的调频，达到对物体位置与速度的精准测量。FMCW 激光雷达系统主要包括发射模块、扫描模块、接收模块三部分。FMCW不仅可用于测距和测速，并且在近距离测量上的优势日益明显。

FMCW与TOF技术性能对比

TOF与FMCW技术各有优势。与ToF技术相比，FMCW技术的优势主要是具备10～100倍的高灵敏度，长距离探测、低功耗、抗干扰、同时获取即时速度。但由于传统FMCW设备普遍采用分离元器件，因此存在体积大、成本高、速度慢等劣势，在工业场景落地较少。

FMCW激光雷达采用相干检测技术，通过在时间上调制激光频率并检测发射与回波间的拍频信号，完成对目标的距离及速度（多普勒频移）的同时探测。当前市场FMCW激光雷达大多处于概念机的阶段，而且大多采用分立的光学组件，分立组件通常尺寸较大，随之而来的还有系统可靠性、生产成本、功耗等诸多问题。当前基于成熟CMOS工艺的硅基光电子技术已经广泛应用于通信系统，将硅基光电子技术应用到FMCW系统可以很大程度减小光学信号处理模块的尺寸并降低功耗，提升系统的性能、集成度、一致性与可靠性。此外，成熟的CMOS工艺保证了集成方案可以低成本量产。因此，硅光芯片化的FMCW激光雷达是未来发展的一大趋势。

TOF为当前主流 FMCW备受期待

对于TOF和FMCW这两种技术路线来说，目前已有的以TOF为技术路线的激光雷达公司数量众多当属主流，但FMCW也以其优势备受期待，甚至被认为是下一代激光雷达技术。

从国外企业来看，目前以FMCW为技术路线，或将FMCW技术应用到车载激光雷达领域的企业包括Insight、Aeva、Blackmore（被Aurora收购）、SiLC等。

立足国内，将该技术应用到车载激光雷达领域的企业不多。

日前刚完成亿元 A 轮融资的苏州挚感光子下一步将快速推进汽车FMCW激光雷达项目，预计今年年底将完成产品DEMO。挚感FMCW汽车激光雷达将区别于当前市场上其他玩家，采用独特的FMCW调相技术，支持连续测距输出，设计目标每秒扫描3000万点，相当于每秒10帧的VGA分辨率。同时其FMCW技术不需要窄线宽高速线性调频激光器以及后端复杂的FFT运算，大大降低了整个解决方案的成本。此外，公司明年年中将实现样机生产。

禾赛科技作为国内激光雷达的龙头，也在其招股书中表示公司已在 FMCW 激光雷达样机系统级集成、硅光技术、微振镜技术等方面进行了深入的积累，具有新技术方案激光雷达的产品开发能力，为未来向市场提供 FMCW 激光雷达芯片化解决方案提供了基础。

除了上述公司外，北京光勺科技也致力于开发FMCW激光雷达。在2020年国际消费类电子产品展览会上，光勺科技展示了FMCW激光雷达演示及最新路测视频。光勺科技已于2019年年初完成了500万元的天使轮投资。杭州爱莱达iLiDAR在此细分领域耕耘多年，已做出样机并测试。

近几年来，激光雷达自动驾驶领域不断发展。这个赛道上，除了激光雷达厂商，车企、科技企业等也纷纷入局。总体来说，激光雷达整体在朝着高性能、低成本、高集成、高可靠方向发展。激光雷达技术方案不断完善更新，从短期来看几种技术路线会并行发展，未来新的技术路线是否能够发展为主流并落地应用，还需要解决可靠性、落地性以及成本控制等问题。

参考来源：TC View、知乎、《上海禾赛科技股份有限公司招股说明书》

封面图：禾赛科技