芯片级封装、图像级分辨率、直接获取每个像素的瞬时速度，被视为激光雷达的下一个时代。去年，Mobileye宣布将自主研发硅光芯片+FMCW（调频连续波）技术路线，计划2025年量产。

如今，一家名为Aeva的激光雷达上市公司抢先一步。近日，该公司发布首款汽车级4D激光雷达传感器Aeries™II，将关键的激光雷达光通信收发模块集成到硅光子芯片中，并通过FMCW技术直接获取500米内的物体移动速度。

“我们相信，这将在开启下一波自动驾驶浪潮中发挥关键作用，”Aeva联合创始人兼首席技术官Mina Rezk表示，4D定位™+相机级别超分辨率™（每帧高达1000行）+芯片级模块+4D瞬时速度获取将是激光雷达行业的一次飞跃。

同样，在Mobileye看来，光子集成电路(PIC)是一项变革性的技术，通过将有源和无源激光元件置于硅芯片上实现了模块化及汽车级可靠性的瓶颈突破。

到目前为止，全球范围内Aeva、Mobileye以及Aurora（收购Blackmore）是三家硅光芯片+FMCW技术路线的激光雷达代表企业。而在中国市场，洛微科技也已经进入产品化和验证阶段。

一、

光芯片是光通信系统中的关键核心器件，硅光芯片作为采用硅光子技术的光芯片，是将硅光材料和器件通过特色工艺制造的新型集成电路。

硅光具备超高兼容性、超高集成度、强大的集成能力、强大规模制造能力等技术能力，未来潜在优势明显，是目前各大行业龙头布局的焦点。

硅光模块将多路激光器，调制器和多路探测器等光/电芯片都集成在硅光芯片上，体积大幅减小，有效降低材料成本、芯片成本、封装成本，同时也能有效控制功耗。

众所周知，传统激光雷达系统通常使用离散的机械和光学组件来制造，从而导致解决方案的可靠性验证难度大，同时成本较高。如果通过半导体制造工艺，将数千个光学和电子元件组合到一个芯片上，意味着将彻底解决上述问题。

过去，硅光子学技术主要应用于光数据通信领域，近年来不少光通讯器件厂商开始把下一个应用市场转向激光雷达赛道，并将激光雷达核心收发功能集成到一颗芯片中。

去年9月，NeoPhotonics新飞通发布新的可调波长高功率FMCW（频率调制连续波）激光器模块和高功率半导体光放大器芯片SOA，目标市场指向长距探测车载激光雷达。

这套方案基于1550nm波段工作，对人眼安全，并已经向关键客户送样。除此之外，该可调波长的FMCW激光光源支持激光雷达可配置的工作波长，因此进一步减少了外部光干涉的影响。

此外，已经进军汽车激光雷达赛道的华为，也分别于2012年、2013年收购了英国光子集成公司CIP、比利时硅光技术开发商Caliopa 两家公司，确保了其在光芯片领域的自研能力。

去年2月，纯固态芯片级硅光子激光雷达研发商洛微科技宣布完成5000万人民币A轮融资，投资机构押注硅光工艺符合产业技术发展趋势，最有可能实现低成本大规模制造。去年9月，该公司推出新一代FMCW OE和OPA OE两款光引擎，应用于硅光芯片级FMCW 4D激光雷达。

洛微科技采用了具有自主知识产权的天线阵列单元优化排列方式，在芯片设计上，利用算法优化天线阵列数目和布局，较为理想地解决了分辨率和天线阵元数量的问题，同时在每个阵元相移器的设计上做了大量器件优化。

该公司认为，只有利用基于CMOS的硅光子集成技术，在单芯片上实现高密度、多通道的FMCW光计算引擎，才能推出真正适合这个市场的解决方案。

这款多通道FMCW SoC芯片集成了FMCW计算、调频、补偿、冗余等众多功能，在单芯片上实现了很多个传统大型光学系统的功能，解决了测距的距离、高角分辨率和抗干扰等关键问题。

目前，该公司的第二代的FMCW和OPA芯片正在进行芯片级和系统级的光电测试，并完善下一步产品化的封装、控制和系统集成等技术。在成本方面，FMCW的优势在于利用光子学和通讯技术的产业链成熟度，达到更高的性价比。

二、

按照Aeva公司的说法，第三代激光雷达芯片模块已经完成，这是量产前的最终架构，已经集成所有核心组件，同时进一步缩小了尺寸和提高可靠性，并进入样品生产阶段。

按照计划，B样将在今年完成开发，2022年完成C样的开发和测试验证，同时在2023年第二三季度完成D样生产，并在当年底实现量产。

去年底，Aeva公司宣布与精密光学及电子制造服务供应商fabriet合作投产4D激光雷达芯片模块，将关键组件集成到单个硅光子芯片模块中，包括激光发射器、光学器件和接收器。

在该公司去年一季报发布的同时，宣布拿到了一家未披露公司名称的客户订单协议，为后者的自动驾驶项目提供4D激光雷达方案。此外，重卡自动驾驶公司智加科技也是该公司的客户之一。

考虑到奥迪ARTEMIS项目负责人在关键时刻加入了Aeva公司的顾问委员会，同时大众集团大股东保时捷也是该公司的早期股东之一。这也显示出该公司未来前装市场开拓的潜力。

奥迪预计2024年前后量产全新一代旗舰车型、大众ID Buzz自动驾驶车队也计划在2025年前后投入规模化商用，这与Aeva的量产时间点基本吻合。

在Aeva公司看来，调频连续波（FMCW）激光雷达，避免了高峰值功率对眼睛的危害，同时，这种类型的相干检测也比直接检测灵敏得多，而且性能更好，包括单脉冲速度测量和抗眩光、其他光源的干扰。

不过，任何一项技术都面临着各自的特殊挑战。

现有的FMCW激光雷达的相干长度限制在100米左右，这可能会将其范围限制在50米左右——这是一个严重的限制。目前脉冲激光雷达的范围为60到100米，相比而言能够满足一定条件下的探测需求。

这也是为什么Aeva公司在筹划（通过特殊目的公司借壳）上市时，特意强调短期内可能会在消费级应用市场推出低成本的短距离激光雷达产品。

而集成光子学的固态扫描方法，也被称为芯片级FMCW激光雷达。当激光穿过波导时，它们对其相位调制，使阵列输出端的光束成形并重定向。再通过信号处理技术可以将探测范围在现有基础上扩大10倍，从而达到高速自动驾驶场景的需要。

目前，Aeva公司的FMCW激光雷达就是搭载一颗高度集成化的光子芯片，一方面缩小整机尺寸和降低功耗，同时在低反射物体上实现超过300米的探测性能，并能够测量每个点的瞬时速度。

随着量产进程的加速，Aeva公司也和汽车零部件巨头采埃孚达成合作，其中Aeva将负责核心感知功能、硬件性能和算法，采埃孚则负责汽车级验证及量产环节，预计在2024年之前投产。此外，日本电装也是Aeva公司的合作Tier1之一。

“我们期待着将世界上第一款FMCW激光雷达提升到汽车级和规模化生产水平，”采埃孚相关负责人表示，“汽车级”将成为一个里程碑标志，是硅光子+FMCW技术真正商业化的门槛。

“在缩小激光雷达的尺寸和成本方面，芯片级激光雷达系统突破，有助于大幅降低实现完全自动驾驶的传感器组合成本。”Mobileye首席执行官Amnon Shashua预计，这个时间点将在2025年前后。