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(jī)激光雷達(dá)芯片加入其路線圖。

Lumotive宣布，今年晚些時(shí)候，他們將對(duì)新型激光雷達(dá)產(chǎn)品X20進(jìn)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(dá)系統(tǒng)可以在不依賴傳統(tǒng)激光雷達(dá)使用的機(jī)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(jìn)軍智能手機(jī)激光雷達(dá)傳感器市場(chǎng)雄心勃勃的計(jì)劃。Lumotive目前正在增加專為移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)的M20 lidars，并計(jì)劃在明年初推出樣機(jī)，預(yù)計(jì)在第三季度進(jìn)行取樣

鑒于業(yè)界對(duì)蘋果（Apple）新推出的iPad Pro激光雷達(dá)傳感器感到好奇的同時(shí)，Lumotive突然對(duì)移動(dòng)領(lǐng)域產(chǎn)生興趣，這也是一個(gè)廣闊的機(jī)遇。在接受采訪時(shí)，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(kuò)展性。

“我們的激光雷達(dá)解決方案基于CMOS。我們可以利用與我們的汽車和工業(yè)應(yīng)用激光雷達(dá)解決方案相同的架構(gòu)來開發(fā)用于智能手機(jī)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(dǎo)激光雷達(dá)，正致力于證明其技術(shù)優(yōu)于旋轉(zhuǎn)組件、基于MEMS的光學(xué)或光學(xué)相控陣。Lumotive的激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)合了一個(gè)較大的光學(xué)孔徑，提供遠(yuǎn)距離、120度的高角度分辨率的視野，以及快速、隨機(jī)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(dá)系統(tǒng)與傳統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)相比會(huì)“更可靠、更緊湊”。此外，較之基于mems的激光雷達(dá)系統(tǒng)，新波束引導(dǎo)技術(shù)可以提供“更大的孔徑和更大的范圍”。

禍不單行

Colleran預(yù)計(jì)，今年晚些時(shí)候，曾經(jīng)過熱的激光雷達(dá)市場(chǎng)將會(huì)出現(xiàn)一些動(dòng)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(shè)想是他們預(yù)計(jì)lidars市場(chǎng)將逐步增長，需求將從機(jī)器人出租車開始，錢似乎不是問題，最后ADAS將會(huì)得到進(jìn)一步提升。

然而，在過去的8到10個(gè)月里，這一順序發(fā)生了“逆轉(zhuǎn)”， Colleran承認(rèn)，根據(jù)汽車行業(yè)目前的預(yù)測(cè)，全自動(dòng)化汽車將比最初預(yù)期的時(shí)間長得多，首先進(jìn)入市場(chǎng)的是ADAS或工業(yè)應(yīng)用，而不是自動(dòng)駕駛汽車。這種逆轉(zhuǎn)要求激光雷達(dá)技術(shù)供應(yīng)商以更激進(jìn)的價(jià)格提供他們的系統(tǒng)，同時(shí)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。可惜，疫情來了。

這種改變市場(chǎng)動(dòng)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(duì)于汽車傳感器技術(shù)供應(yīng)商來說，重點(diǎn)已經(jīng)從“讓我們主導(dǎo)全自動(dòng)汽車市場(chǎng)”轉(zhuǎn)移到“讓我們找出我們的技術(shù)還可以應(yīng)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(chǔ)上建立了相同的架構(gòu)。

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

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

X20的目標(biāo)是遠(yuǎn)程汽車應(yīng)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(gè)較短的射程（大約50米），但擴(kuò)展的70°垂直視野，會(huì)滿足工業(yè)和短程汽車的需要。

盡管M20智能手機(jī)的規(guī)格仍不完善，但智能手機(jī)激光雷達(dá)使用的三個(gè)組成部分——激光、LCM波束引導(dǎo)和探測(cè)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(duì)于激光，移動(dòng)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(duì)于探測(cè)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(rèn)為，Lumotive的激光雷達(dá)系統(tǒng)在明亮陽光下工作的能力，將有利于智能手機(jī)與戶外的M20 ventures公司的合作。Colleran表示，由于Lumotive打算與激光雷達(dá)生態(tài)系統(tǒng)中的技術(shù)供應(yīng)商合作，他們的商業(yè)模式保持靈活，例如，向意法半導(dǎo)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(gè)市場(chǎng)——工業(yè)、汽車和移動(dòng)——提供了非常不同的市場(chǎng)規(guī)模和最優(yōu)價(jià)格點(diǎn)。Colleran估計(jì)，到2025年，移動(dòng)激光雷達(dá)市場(chǎng)將達(dá)到80億美元，每個(gè)智能手機(jī)的激光雷達(dá)系統(tǒng)售價(jià)約為8美元。相比之下，他估計(jì)工業(yè)市場(chǎng)的規(guī)模為20億美元（500萬臺(tái)），每臺(tái)激光雷達(dá)為400美元。在同一時(shí)期，汽車市場(chǎng)價(jià)值約為40億美元（2500萬輛），激光雷達(dá)系統(tǒng)售價(jià)為160美元。

Lumotive也在開發(fā)第三代激光雷達(dá)X30，產(chǎn)品將于2021年底在ADAS市場(chǎng)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(dá)？

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，獲比爾蓋茨投資的美國西雅圖激光雷達(dá)（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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手鮮有應(yīng)用。

在眾多用于先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)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(yīng)LiDAR市場(chǎng)仍處于萌芽狀態(tài)，百家爭(zhēng)鳴的同時(shí)難言哪種技術(shù)方案能夠真正獲得成功。根據(jù)著名市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole發(fā)布的《汽車和工業(yè)應(yīng)用的激光雷達(dá)－2018版》報(bào)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(jìn)入這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。Lumotive專利保護(hù)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?；诔牧系墓鈴澢匦?，Lumotive液晶超表面芯片可以不依賴傳統(tǒng)機(jī)械LiDAR中的旋轉(zhuǎn)部件，而操縱激光束的偏轉(zhuǎn)。

當(dāng)然，Lumotive并不是第一個(gè)提出非機(jī)械掃描的LiDAR廠商。眾多采用MEMS反射鏡或光學(xué)相控陣的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)宣稱，它們的LiDAR不包含或使用很少的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。

不過，Colleran強(qiáng)調(diào)，Lumotive的差異化優(yōu)勢(shì)在于液晶超表面半導(dǎo)體芯片具有更大的光學(xué)孔徑（25 x 25 mm）。這使其LiDAR可以獲得更大的探測(cè)范圍。據(jù)Lumotive稱，120度視場(chǎng)結(jié)合快速隨機(jī)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(hào)編程，可以將反射光引導(dǎo)到120度視場(chǎng)內(nèi)的任何方向

產(chǎn)品上市計(jì)劃

對(duì)于產(chǎn)品發(fā)布計(jì)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(jí)產(chǎn)品可能還需要兩年多的時(shí)間。不過，Colleran對(duì)于“遲到”的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品表示很淡定，因?yàn)樗麄僉iDAR的市場(chǎng)機(jī)遇可以拓展至汽車應(yīng)用以外的領(lǐng)域，包括工業(yè)、機(jī)器人和無人機(jī)等。

Lumotive預(yù)計(jì)其LiDAR還可以進(jìn)入售后市場(chǎng)（不需要車規(guī)級(jí)認(rèn)證）。Lumotive似乎看起來有很長遠(yuǎn)的規(guī)劃，期望以更低的成本進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)汽車市場(chǎng)，不過，Colleran認(rèn)為這仍然需要數(shù)年時(shí)間。

根據(jù)Yole的研究報(bào)告，投資有些過熱的LiDAR市場(chǎng)未來將分“階段”發(fā)展。第一波浪潮源自競(jìng)爭(zhēng)激烈的傳統(tǒng)機(jī)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(xué)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(shì)是可以對(duì)其特性或相關(guān)器件進(jìn)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(shè)計(jì)方法”，是可以實(shí)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(xué)（Duke University）物理學(xué)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(yīng)用的一個(gè)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(shí)也是Kymeta公司的高級(jí)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(gè)點(diǎn)進(jìn)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(yīng)用超材料設(shè)計(jì)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(yīng)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(yīng)用于微波頻率，但是，Lumotive是第一次為光學(xué)應(yīng)用開發(fā)的動(dòng)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(dú)一無二的。“但是，將超材料應(yīng)用到光學(xué)領(lǐng)域涉及一系列問題，”David Smith說，“首先，光學(xué)方面的競(jìng)爭(zhēng)更加艱難，因?yàn)楣鈱W(xué)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(xué)問題，這為我們的超材料技術(shù)帶來了機(jī)遇?！?/p>