LiDAR 市场正在快速增长、分散且充满希望

汽车、机器人和物联网设备使用视觉传感器来查看环境并支持智能决策，例如将汽车保持在车道内。一种辅助汽车视觉系统的流行技术称为LiDAR（光检测和测距），这是一种基于激光的方法来瞄准物体，然后测量反射光返回的时间。当光线充足且天气晴朗时，摄像头传感器可在汽车 1 级和 2 级高级驾驶辅助系统 (ADAS) 应用中正常工作。但是，一旦出现黑暗、下雪或下雨，您真的会想要添加一个 LiDAR 系统来更准确地观察物体，以便 ADAS 可以更安全地做出决策。

挑战在于了解激光雷达市场本身的发展方向。

用于 ADAS 的 LiDAR 技术的快速增长

Yole Développement列出了 LiDAR 的五个细分市场：ADAS 车辆、机器人车辆、地形、风力和工业。仅就 ADAS 而言，Yole 预测用于 ADAS 车辆的 LiDAR 技术将从 2019 年的仅 1900 万美元增长到 2025 年惊人的 1.7B 美元，复合年增长率为 114%。

资料来源：Yole Développement，2020

一些 LiDAR 技术将用于往往是低成本设备的短距离应用，例如检测汽车或机器人的盲点。还需要远程 LiDAR 来检测更远距离的汽车物体，例如岩石或水泥障碍物。4 级和 5 级的自动驾驶汽车将需要这样做以确保安全。远程 LiDAR 的缺点是其成本高于短距离设备。

多种拓扑和方法使设计决策变得复杂

在研究 ADAS 的所有类型的传感器时，研究公司Guidehouse Insights预测，到 2030 年，LiDAR 的数量将增长到 3亿台。这些数字包括短程和远程 LiDAR 的组合。

资料来源：Guidehouse Insights，2020

在这两个类别中，LiDAR 传感器中使用的拓扑结构都没有一刀切，因为需要考虑多个因素：测量过程、激光发射器、光束转向和光电探测器接收器。IDTechEx Research的一项研究列出了在考虑基于 LiDAR 的系统时有多少技术方法：

资料来源：IDTechEx 研究

仅在光束控制下，设计人员可以考虑四种不同的技术来实现 LiDAR：机械扫描、准固态（微机械）、具有光学相控阵的固态（混合）和具有 Flash 技术的纯固态。每种方法都有优缺点，主要与尺寸、成本和可靠性有关。例如，机械系统具有较大的转向角但尺寸较大，而固态选项较小，没有移动部件。基于闪存的系统成本低且易于集成，但更容易受到通道串扰的影响。平衡所有这些权衡需要时间和经验。

更复杂的是，设计人员需要在不同的测量方法之间做出决定，如 IDTechEx 研究图表所示，其中最重要的是两种方法：

• 飞行时间 (ToF) – 这种方法使用更简单的设计，经过验证且成本更低，但它存在返回信号弱、噪声大、干扰大以及需要高带宽电子设备的问题。
• 调频连续波 (FMCW) – 这种方法不受环境噪声和干扰的影响，但信号放大、波束控制和成本控制更加困难。

对即将到来的 LiDAR 公司的巨额投资

所有这些设计和实施激光雷达系统的各种方法都解释了为什么该领域有如此多的市场参与者——这使得选择供应商变得更加困难。根据 IDTechEx Research 的数据，有 100 多家 LiDAR 技术供应商，以及 100 多个研发团队致力于所有各种方法。

资料来源：IDTechEx 研究

该报告按以下国家/地区对 LiDAR 供应商进行排名：美国、中国、日本、德国、其他欧洲、韩国、加拿大、英国、以色列（来源：IDTechEx Research）。虽然创新在世界范围内广泛存在，但您可以期待在未来几年这些供应商和 LiDAR 方法之间会出现一些整合。

Microchip 可以为任何具有关键组件的方法做出贡献

无论您采用哪种 LiDAR 技术，Microchip 都可以通过提供多个用于LiDAR系统内部的重要组件来帮助您进行系统设计。

与自动驾驶相关的关键问题之一是确保来自传感器的数据的完整性。Microchip的CryptoAutomotive™ 安全设备有助于保护系统免受网络攻击，并支持对来自传感器的数据进行身份验证。

现场可编程门阵列 (FPGA) 位于 LiDAR 传感器的核心。所述PolarFire®的FPGA基于和RISC-V PolarFire的SoC的FPGA理想地适合于本申请中，当低功耗，单粒子翻转（SEU）免疫和小外形是关键的要求。

虽然基于石英的振荡器已成为近 100 年的行业标准，但现在大多数系统都包含微机电系统(MEMS) 振荡器。MEMS 器件提供更高的机械冲击额定值，更可靠，提供更高的温度稳定性，并且实际上可以在现场进行编程。

LiDAR 传感器和汽车微控制器之间的电气连接通过以太网组件提供服务。Microchip 产品通过了 AEC-Q100 认证并针对高速吞吐量进行了优化，这是安全 ADAS 应用所必需的。

在恶劣的汽车环境中分配清洁电源是通过电源管理 IC 实现的，例如 Microchip 的 PWM 控制器、开关稳压器、电荷泵 DC-DC 转换器、CPU/系统监控器、功率 MOSFET 驱动器和低压降 (LDO) 稳压器.

概括

由于 ADAS 要求的复杂性，LiDAR 市场无疑是当今增长最快的产品领域之一。这就是为什么世界各地涌现出如此多的供应商和方法的原因。汽车设计团队将不得不在多种方法之间导航，以提出满足尺寸和成本指标的最佳解决方案。随着单位数量的增加以及实施竞争的成熟，成本将继续呈下降趋势，从而使更多车辆能够使用 LiDAR。