固态激光雷达在机器人领域的竞争格局

2025-12-08 13:17:28
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固态激光雷达在机器人领域的竞争格局

当前,在工业与消费级机器人市场中,固态激光雷达正成为关键技术的制高点。随着L2+自动驾驶以外,Robotaxi、智能制造及柔性物流的快速发展,移动机器人(非人形机器人)对感知系统的需求日益增长。

在这一领域,由于控制单元算力限制与场景相对简单,基于MCU的控制策略下,低成本、高集成度的激光雷达成为重要的感知补充。然而,复杂的动态环境中,光照干扰、导航误差及定位漂移等问题仍对设备的稳定性与安全性构成挑战。因此,无论是割草机器人、泳池清洁机,还是物流搬运机器人,激光雷达的应用正不断拓展。

在固态激光雷达技术中,VCSEL与SPAD是核心组件。

  • VCSEL(垂直腔面发射激光器):垂直于芯片表面发射激光,可在单芯片上集成数百至数千个激光器,显著简化制造流程并降低成本(数千个VCSEL的芯片成本通常只需几美元)。
  • SPAD(单光子雪崩二极管:具备极高的灵敏度,能检测单个光子,即使在夜间或低光环境下也能精准捕捉微弱光信号。其单光子探测能力使激光雷达具备全天候感知能力。此外,SPAD可通过常规半导体工艺制造,并可与VCSEL实现芯片级集成。

随着2025年临近,中国激光雷达企业纷纷加速布局机器人市场。

禾赛科技

禾赛科技近期推出了自主研发的RISC-V架构激光雷达主控芯片“费米C500”以及“光子隔离”安全技术。该主控芯片集成了MCU、FPGA与ADC功能,并内置点云处理引擎IPE,配备256核波形处理单元,支持环境噪点的智能滤除。

通过四代芯片平台的持续迭代,禾赛已在激光器、探测器、驱动器、TIA芯片、ADC芯片及数字信号处理器等领域实现自主可控。

其800线SPAD数字激光雷达ETX搭载自研SPAD-SoC芯片,可安装于车内挡风玻璃后,实现400米超远测距(@10%反射率),角分辨率最高可达0.05°×0.025°。第二代纯固态车规级激光雷达FTX则采用电子扫描技术,水平视场达180°,垂直视场达140°。

针对激光雷达之间的信号干扰问题,禾赛开发了激光雷达编码技术,有效解决“误触发”现象。传统SPAD激光雷达因激光器数量有限、接收通道隔离不足,易出现“鬼影”、“高反膨胀”、“误滤除”等安全隐患。

“鬼影”是指在无目标物存在的情况下误判为有目标;“高反膨胀”则指在高反射率物体扫描时,点云呈现失真;而“误滤除”则是因为算法误判,过滤掉关键目标信息。

“光子隔离”技术通过为每个激光通道配置独立探测器,上百颗激光器对应上百个探测通道,有效避免通道间串扰导致的“鬼影”现象。每颗激光器均可独立发光,并具备动态曝光能力。

华为海思

在固态激光雷达领域,华为海思也积极参与其中,其核心性能取决于VCSEL、LDD与SPAD三类关键芯片的协同表现。

海思推出的S1970高精度固态激光雷达解决方案,从芯片层面打通VCSEL发射、LDD驱动与SPAD接收链路,实现了系统级协同设计。

该方案搭载的背照式SPAD探测芯片,在940nm波段下光子探测效率高达30%,确保在夜间或强光环境下依旧保持稳定感知。高分辨率TDC与250ps时间精度进一步提升了距离测量的准确性。

配套的VCSEL激光器芯片具备50%的功率转换效率与100W峰值光功率,提供更稳定的发射能力并降低能耗。LDD驱动芯片支持低抖动、大电流与12通道分时驱动,在高频率扫描中仍能保持精确的脉冲控制。

S1970方案大幅提升了系统集成度,简化了板级设计,并已应用于安博物流园7号仓库的堆垛AGV系统,还适用于割草机器人、测绘机器人、城市服务机器人及工业无人机等多种应用场景。

速腾聚创

速腾聚创在经历此前的技术路线调整后,已转向固态激光雷达的开发,并在芯片中引入RISC-V架构,提升APU与MCU的集成度。

其最新产品EM4最高可达2160线,已在吉利汽车浩瀚-S架构及极氪9X车型上定制化部署520线激光雷达。

根据速腾聚创公开信息,其产品已成功解决SPAD技术在高反射率膨胀、环境光干扰、污渍遮挡及雨雪噪声等方面的挑战,并具备大规模量产与上车能力。

在这一赛道上,企业竞争已从车载市场延伸至机器人领域,技术创新与市场布局持续加剧。

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技能君

这家伙很懒,什么描述也没留下

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