一直以來(lái)，MEMS激光雷達(dá)都被視為在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域最快落地的商業(yè)LiDAR技術(shù)路線。2019年過(guò)去了三分之一，MEMS激光雷達(dá)領(lǐng)域投資的新聞以及各家新品的推出，讓我們強(qiáng)烈地感受其落地的腳步聲越走越近。

MEMS通過(guò)可以上下左右震顫的振鏡來(lái)調(diào)整激光發(fā)射的角度，從而可以實(shí)現(xiàn)單線激光發(fā)射器的的掃描效果。這個(gè)方案從技術(shù)上較容易實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于其他技術(shù)路線成本低廉可控，因而被主機(jī)廠看好，這是MEMS受歡迎的原因。

在從機(jī)械式激光雷達(dá)向固態(tài)激光雷達(dá)的演變過(guò)程中，一些企業(yè)選擇直接進(jìn)入全固態(tài)激光雷達(dá)，也有許多企業(yè)深耕于混合固態(tài)技術(shù)路線的MEMS激光雷達(dá)。那么，2019年真的會(huì)成為MEMS激光雷達(dá)技術(shù)路線元年嗎？

MEMS技術(shù)、產(chǎn)品

MEMS即微機(jī)電控制系統(tǒng)，MEMS固態(tài)激光雷達(dá)所需的掃描模組，將傳統(tǒng)的導(dǎo)航激光雷達(dá)中的旋轉(zhuǎn)裝置芯片化，具有高分辨率、高可靠性、低成本、小尺寸、易集成等優(yōu)勢(shì)，主要應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)、主動(dòng)避讓及自動(dòng)駕駛方面。

它是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)，可大批量生產(chǎn)，其系統(tǒng)尺寸在幾毫米乃至更小，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)。MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）最初大量用于汽車安全氣囊，而后以MEMS傳感器的形式被大量應(yīng)用在汽車的各個(gè)領(lǐng)域，隨著MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及應(yīng)用終端“輕、薄、短、小”的特點(diǎn)，對(duì)小體積高性能的MEMS產(chǎn)品需求增勢(shì)迅猛，消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域也大量出現(xiàn)了MEMS產(chǎn)品的身影。

MEMS系統(tǒng)特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)顯著

①M(fèi)EMS器件體積小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短。

②以硅為主要材料，機(jī)械電器性能優(yōu)良：硅的強(qiáng)度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度類似鋁，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢。

③用硅微加工工藝在一片硅片上可同時(shí)制造成百上千個(gè)微型機(jī)電裝置或完整的MEMS。批量生產(chǎn)可大大降低生產(chǎn)成本。

④可以把不同功能、不同敏感方向或致動(dòng)方向的多個(gè)傳感器或執(zhí)行器集成于一體，或形成微傳感器陣列、微執(zhí)行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復(fù)雜的微系統(tǒng)。微傳感器、微執(zhí)行器和微電子器件的集成可制造出可靠性、穩(wěn)定性很高的MEMS。

⑤MEMS涉及電子、機(jī)械、材料、制造、信息與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科，并集約了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果。

MEMS激光雷達(dá)是最快落地的技術(shù)

①M(fèi)EMS微振鏡幫助激光雷達(dá)擺脫了笨重的馬達(dá)、多棱鏡等機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，毫米級(jí)尺寸的微振鏡大大減少了激光雷達(dá)的尺寸，無(wú)論從美觀度、車載集成度還是成本角度來(lái)講，其優(yōu)勢(shì)都令人驚嘆。

②MEMS微振鏡的引入可以減少激光器和探測(cè)器數(shù)量，極大地降低成本。傳統(tǒng)的機(jī)械式激光雷達(dá)要實(shí)現(xiàn)多少線束，就需要多少組發(fā)射模塊與接收模塊。

③采用二維MEMS微振鏡，僅需要一束激光光源，通過(guò)一面MEMS微振鏡來(lái)反射激光器的光束，兩者采用微秒級(jí)的頻率協(xié)同工作，通過(guò)探測(cè)器接收后達(dá)到對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行3D掃描的目的。與多組發(fā)射/接收芯片組的機(jī)械式激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)相比，MEMS激光雷達(dá)對(duì)激光器和探測(cè)器的數(shù)量需求明顯減少。

④機(jī)器人和無(wú)人機(jī)是MEMS激光雷達(dá)可能的應(yīng)用領(lǐng)域，前的激光雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車而言成本過(guò)于高昂，而汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)成本非常敏感。其他可能的應(yīng)用，還包括智能手機(jī)的3D人臉識(shí)別，例如蘋(píng)果（Apple）的FaceID。

⑤和傳統(tǒng)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式的激光雷達(dá)相比，MEMS激光雷達(dá)的技術(shù)路線有所不同。取消了機(jī)械馬達(dá)旋轉(zhuǎn)部件，使用了體積更小的MEMS鏡，所以體積可以做到更小。再加上只要一個(gè)激光頭，因此可以有效控制成本。目前有不少企業(yè)都在等待產(chǎn)量上升后攤薄成本，因此需要考核的是如何保證產(chǎn)量。

MEMS激光雷達(dá)量產(chǎn)等問(wèn)題

作為自動(dòng)駕駛中的關(guān)鍵傳感器，激光雷達(dá)最讓人關(guān)心的問(wèn)題是車規(guī)化與低成本。這兩個(gè)問(wèn)題決定了激光雷達(dá)能否大規(guī)模量產(chǎn)，應(yīng)用到可落地的自動(dòng)駕駛方案之中。

MEMS激光雷達(dá)面臨的問(wèn)題首先在于如何讓微顫鏡的高頻振動(dòng)可控，其次則在于如何達(dá)到車規(guī)級(jí)。目前較為成熟的方案是4*4mm的振鏡，大多數(shù)MEMS激光雷達(dá)都是使用這款產(chǎn)品。一方面精細(xì)的動(dòng)部件在可靠性與壽命上要達(dá)到車規(guī)要求，難以適用不同的溫度與振動(dòng)環(huán)境；另一方面要想增強(qiáng)效果，需要更大的振鏡，但是振鏡越大，越偏向于機(jī)械屬性而非半導(dǎo)體屬性。

MEMS方案和常規(guī)的機(jī)械激光雷達(dá)相比，可以把體積做小，把成本降低。MEMS是在毫米尺度上對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造、測(cè)量和控制的技術(shù)，會(huì)將機(jī)械構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)部件、電控系統(tǒng)集成為一個(gè)整體單元。

MEMS對(duì)精度要求很高，因此在生產(chǎn)制造有別于一般電子產(chǎn)品制造，生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)上要把控很多細(xì)節(jié)：制造精度是不是足夠、轉(zhuǎn)鏡拋光是不是剛好、MEMS機(jī)械精準(zhǔn)度如何。

結(jié)尾

混合固態(tài)依然是最受歡迎的一種方案，以MEMS為主要代表。激光雷達(dá)的本質(zhì)是利用ToF原理，通過(guò)發(fā)射激光來(lái)進(jìn)行物體的探測(cè)，要想探測(cè)到車輛周圍足夠多的數(shù)據(jù)信息，就需要激光能夠?qū)��?yīng)地掃描到這些位置。機(jī)械式激光雷達(dá)通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到這個(gè)目的，但是動(dòng)部件在可靠性、壽命、對(duì)振動(dòng)的適應(yīng)等方面都存在或多或少的問(wèn)題，因此可以說(shuō)2019年將成MEMS激光雷達(dá)技術(shù)路線元年，而考慮到最終的車規(guī)級(jí)量產(chǎn)，目前還難以實(shí)現(xiàn)。