總部位于西雅圖的初創(chuàng)公司Lumotive正在從三方面著手，將智能手機激光雷達芯片加入其路線圖。

Lumotive宣布，今年晚些時候，他們將對新型激光雷達產(chǎn)品X20進行取樣，X20用于汽車，Z20用于工業(yè)。兩者都是基于超特性材料的光彎曲特性，這使得這家初創(chuàng)公司的激光雷達系統(tǒng)可以在不依賴傳統(tǒng)激光雷達使用的機械旋轉(zhuǎn)器的情況下控制光線。

5月19日發(fā)布的產(chǎn)品公告中還透露了Lumotive進軍智能手機激光雷達傳感器市場雄心勃勃的計劃。Lumotive目前正在增加專為移動設備設計的M20 lidars，并計劃在明年初推出樣機，預計在第三季度進行取樣

鑒于業(yè)界對蘋果（Apple）新推出的iPad Pro激光雷達傳感器感到好奇的同時，Lumotive突然對移動領(lǐng)域產(chǎn)生興趣，這也是一個廣闊的機遇。在接受采訪時，Lumotive的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Bill Colleran解釋，Lumotive的固態(tài)硅波束控制系統(tǒng)非常適合極端的可擴展性。

“我們的激光雷達解決方案基于CMOS。我們可以利用與我們的汽車和工業(yè)應用激光雷達解決方案相同的架構(gòu)來開發(fā)用于智能手機的M20。”

Lumotive公司裝備了基于液晶超表面（LCM）芯片技術(shù)的波束引導激光雷達，正致力于證明其技術(shù)優(yōu)于旋轉(zhuǎn)組件、基于MEMS的光學或光學相控陣。Lumotive的激光雷達系統(tǒng)結(jié)合了一個較大的光學孔徑，提供遠距離、120度的高角度分辨率的視野，以及快速、隨機的波束控制。

Lumotive指出，LCM芯片使用基于超材料原理的可調(diào)亞波長元件，使Lumotive的激光雷達系統(tǒng)與傳統(tǒng)機械旋轉(zhuǎn)激光雷達相比會“更可靠、更緊湊”。此外，較之基于mems的激光雷達系統(tǒng)，新波束引導技術(shù)可以提供“更大的孔徑和更大的范圍”。

禍不單行

Colleran預計，今年晚些時候，曾經(jīng)過熱的激光雷達市場將會出現(xiàn)一些動蕩。

盡管他似乎相信，Lumotive的差異化技術(shù)可以幫助他們度過危難，但與其他加入AV行業(yè)的科技創(chuàng)業(yè)公司相比，Lumotive的基本原則幾乎沒有什么不同。

AV行業(yè)的最初設想是他們預計lidars市場將逐步增長，需求將從機器人出租車開始，錢似乎不是問題，最后ADAS將會得到進一步提升。

然而，在過去的8到10個月里，這一順序發(fā)生了“逆轉(zhuǎn)”， Colleran承認，根據(jù)汽車行業(yè)目前的預測，全自動化汽車將比最初預期的時間長得多，首先進入市場的是ADAS或工業(yè)應用，而不是自動駕駛汽車。這種逆轉(zhuǎn)要求激光雷達技術(shù)供應商以更激進的價格提供他們的系統(tǒng)，同時要滿足不同的性能。

最初發(fā)生的是從AV－to－ADAS 到 ADAS－to－AV的轉(zhuǎn)變?？上В咔閬砹?。

這種改變市場動態(tài)的雙重打擊，正迫使幾乎所有科技初創(chuàng)企業(yè)轉(zhuǎn)向。對于汽車傳感器技術(shù)供應商來說，重點已經(jīng)從“讓我們主導全自動汽車市場”轉(zhuǎn)移到“讓我們找出我們的技術(shù)還可以應用到哪里”。

新產(chǎn)品

據(jù)Lumotive稱，在2020年第四季度，Lumotive X20和Z20在他們的X10原型基礎上建立了相同的架構(gòu)。

雖然X10被宣傳為概念驗證，但X20和Z20都是Lumotive的第一個“走向市場”的產(chǎn)品。

兩種激光雷達系統(tǒng)都包含模塊來傳輸、接收和波束引導。工業(yè)傳感器產(chǎn)品供應商可以購買任何模塊，以建立和改進自己的激光雷達產(chǎn)品。

X20的目標是遠程汽車應用，在明亮的陽光和120°x 30°的視野下，射程超過120米。Z20將有一個較短的射程（大約50米），但擴展的70°垂直視野，會滿足工業(yè)和短程汽車的需要。

盡管M20智能手機的規(guī)格仍不完善，但智能手機激光雷達使用的三個組成部分——激光、LCM波束引導和探測器——都是基于部署在汽車或工業(yè)系統(tǒng)中類似的架構(gòu)。對于激光，移動3D傳感器將使用低功率VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器），而不是高功率二極管。對于探測器，小型化的SPAD（單光子雪崩二極管）陣列代替了在汽車中使用的大陣列。Colleran解釋，LCM波束控制模塊必須大幅縮小到4mm x 7 到8mm。

Colleran認為，Lumotive的激光雷達系統(tǒng)在明亮陽光下工作的能力，將有利于智能手機與戶外的M20 ventures公司的合作。Colleran表示，由于Lumotive打算與激光雷達生態(tài)系統(tǒng)中的技術(shù)供應商合作，他們的商業(yè)模式保持靈活，例如，向意法半導體（STMicroelectronics）或Ams等公司提供波束控制模塊，這些公司正在開發(fā)自己的SPAD陣列或低功率VCSEL。

三個市場——工業(yè)、汽車和移動——提供了非常不同的市場規(guī)模和最優(yōu)價格點。Colleran估計，到2025年，移動激光雷達市場將達到80億美元，每個智能手機的激光雷達系統(tǒng)售價約為8美元。相比之下，他估計工業(yè)市場的規(guī)模為20億美元（500萬臺），每臺激光雷達為400美元。在同一時期，汽車市場價值約為40億美元（2500萬輛），激光雷達系統(tǒng)售價為160美元。

Lumotive也在開發(fā)第三代激光雷達X30，產(chǎn)品將于2021年底在ADAS市場上試制。區(qū)別在于X20基于FPGA，X30將使用ASIC。

延伸閱讀——Lumotive光束操縱技術(shù)將革新激光雷達？

據(jù)麥姆斯咨詢報道，獲比爾蓋茨投資的美國西雅圖激光雷達（LiDAR）創(chuàng)業(yè)公司Lumotive，近日公布了一種基于超材料的LiDAR光束操縱技術(shù)，這是一種非比尋常的創(chuàng)新技術(shù)方案，其它競爭對手鮮有應用。

在眾多用于先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛汽車（AV）的傳感器中，火熱的LiDAR仍然是各種創(chuàng)新技術(shù)的搖籃。不過，欣欣向榮的另一面也反應LiDAR市場仍處于萌芽狀態(tài)，百家爭鳴的同時難言哪種技術(shù)方案能夠真正獲得成功。根據(jù)著名市場研究機構(gòu)Yole發(fā)布的《汽車和工業(yè)應用的激光雷達－2018版》報告，近幾年來，全球已涌現(xiàn)出60到70家LiDAR創(chuàng)業(yè)公司，吸引了超過8億美元投資。

Lumotive剛剛進入這個競爭激烈的創(chuàng)新領(lǐng)域，希望利用其超材料技術(shù)，超越那些更為成熟的競爭對手。Lumotive專利保護的創(chuàng)新技術(shù)方案被稱為“液晶超表面”（Liquid crystal metasurfaces， LCM）技術(shù)。

Lumotive聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Bill Colleran稱超材料是一種“關(guān)鍵技術(shù)”，為Lumotive開發(fā)真正全固態(tài)LiDAR打開了新大門。基于超材料的光彎曲特性，Lumotive液晶超表面芯片可以不依賴傳統(tǒng)機械LiDAR中的旋轉(zhuǎn)部件，而操縱激光束的偏轉(zhuǎn)。

當然，Lumotive并不是第一個提出非機械掃描的LiDAR廠商。眾多采用MEMS反射鏡或光學相控陣的競爭對手已經(jīng)宣稱，它們的LiDAR不包含或使用很少的機械運動部件。

不過，Colleran強調(diào)，Lumotive的差異化優(yōu)勢在于液晶超表面半導體芯片具有更大的光學孔徑（25 x 25 mm）。這使其LiDAR可以獲得更大的探測范圍。據(jù)Lumotive稱，120度視場結(jié)合快速隨機接入波束控制技術(shù)，確保了LiDAR系統(tǒng)的高性能。

上圖顯示將激光照射到Lumotive的液晶超表面（LCM）芯片，通過芯片上的電信號編程，可以將反射光引導到120度視場內(nèi)的任何方向

產(chǎn)品上市計劃

對于產(chǎn)品發(fā)布計劃，Lumotive首席執(zhí)行官Colleran表示，樣品將在今年第三季度上市，車規(guī)級產(chǎn)品可能還需要兩年多的時間。不過，Colleran對于“遲到”的車規(guī)級產(chǎn)品表示很淡定，因為他們LiDAR的市場機遇可以拓展至汽車應用以外的領(lǐng)域，包括工業(yè)、機器人和無人機等。

Lumotive預計其LiDAR還可以進入售后市場（不需要車規(guī)級認證）。Lumotive似乎看起來有很長遠的規(guī)劃，期望以更低的成本進入大規(guī)模量產(chǎn)汽車市場，不過，Colleran認為這仍然需要數(shù)年時間。

根據(jù)Yole的研究報告，投資有些過熱的LiDAR市場未來將分“階段”發(fā)展。第一波浪潮源自競爭激烈的傳統(tǒng)機械LiDAR；從今年開始的第二波浪潮是采用MEMS技術(shù)的LiDAR，將比上一代LiDAR更小、更便宜；光學相控陣LiDAR、閃光（Flash）LiDAR以及Lumotive的液晶超表面LiDAR等完全不同的技術(shù)方案將代表未來的第三波浪潮。

超材料

Lumotive和超材料技術(shù)密不可分。

用于光束操縱的液晶超表面芯片

超材料被定義為一種“人工結(jié)構(gòu)材料”。超材料的優(yōu)勢是可以對其特性或相關(guān)器件進行前所未有的控制。超材料不是一種特定的物質(zhì)，而是一種“設計方法”，是可以實現(xiàn)光束操縱及其它電磁波激發(fā)的新方法。

Lumotive公司顧問、美國杜克大學（Duke University）物理學教授、超材料研究領(lǐng)域的先驅(qū)David Smith解釋說，超材料商業(yè)應用的一個很好的例子是Kymeta公司的平板天線技術(shù)。Kymeta公司已經(jīng)將一種新的基于超材料的衛(wèi)星天線成功商業(yè)化。David Smith同時也是Kymeta公司的高級顧問。

Kymeta公司利用了超材料的“特殊架構(gòu)”，其天線可以在無需移相器、相關(guān)放大器或其他組件的情況下，在其表面的每個點進行電子調(diào)向。David Smith表示，過多的移相器和放大器需要成本、功耗以及冷卻裝置。

通過應用超材料設計原理，與相控陣相比，Kymeta能夠顯著提高其平板天線中天線元件的密度?？梢院唵蔚赝ㄟ^激活或停用天線元件，控制其相位和振幅。

應用于Kymeta天線的超材料架構(gòu)可以適用于Lumotive的LiDAR。David Smith解釋說，不同之處在于，超表面概念之前應用于微波頻率，但是，Lumotive是第一次為光學應用開發(fā)的動態(tài)超材料。

Lumotive利用人工結(jié)構(gòu)化表面來控制電磁波是獨一無二的?！暗?，將超材料應用到光學領(lǐng)域涉及一系列問題，”David Smith說，“首先，光學方面的競爭更加艱難，因為光學相控陣LiDAR的開發(fā)早已經(jīng)開始了。但基于相控陣的LiDAR也有自己的挑戰(zhàn)，包括它們的密度和熱力學問題，這為我們的超材料技術(shù)帶來了機遇。”