漫谈中美无人驾驶技术差距（上）

　　而CES2016发布的来自Quanergy的“固态”激光扫描仪S3更是首次引入了全固态激光扫描仪的概念。让我们来通过Quanergy在CES上的演讲和其相关的专利说明来详细探讨一下它的创新之处吧。简单的说，这是一款全“固态”的激光雷达，或者称光学相控阵激光扫描仪。其目标量产成本为250美元。首先如下图一所示，其满足了激光扫描仪小型化的大趋势，整个尺寸只有90mm x 60mm x 60mm。如图二的产品工作原理展示中可以看到内部机构不存在任何的机械旋转部件。所有的激光探测水平和垂直视角都是通过电子方式实现的。因此其名副其实的是全“固态”激光扫描仪产品。

　　↑Quanergy的“固态”激光扫描仪S3

　　↑Quanergy激光扫描仪S3产品工作原理展示

　　美国政府影响至今仍在持续。

　　除了以上对于激光扫描仪成本优化的固态化趋势，DARPA正主导继续与加州Berkeley以及麻省理工MIT进行下一代频率调制连续波FMCW 激光扫描仪芯片的开发，将进一步降低激光扫描仪的成本。

　　实际上美军方DARPA主导的项目小组，以加利福尼亚大学为核心已经基本完成了原型半导体芯片的开发，并且在IEEE国际电子工程师协会上发布了正式的论文。如果需要从事相关的激光传感器开发或者对激光传感器小型化感兴趣的朋友，可以搜索相关的论文进行进一步的研究。

　　如下是论文原型芯片的示意图，用来给感兴趣的朋友一个大概的总览。下图一为原型芯片的组成示意图，包括左上角的MEMS tunable VCSEL微机械可调谐垂直腔面发射激光器作为发射源和右上角及下方的两组光敏二极管作为接收器件。

　　下图二所示由芯片组成的闭环可控光学频率调制连续波FMCW控制电路。电路显示由三大类的器件组成。该三大类的器件分别分布在三种半导体层上。红色表示的器件为三五价III-IV半导体层。典型代表为砷化镓GaAs或者磷化铟InP半导体工艺。三五价半导体是直接能带半导体，更够发出更强的光，适合制作光学芯片。

　　因此原型芯片的激光发射源和光敏二极管接收单元均由该类型的半导体完成。蓝色部分硅光电子层Silicon Photonics(又称SiP)，是基于硅基工艺制作的光学半导体。因此耦合器Coupler和相位测量干扰仪Interferometer由该半导体层制作。黑色部分为传统硅基CMOS层，其他传统的控制单元都有该半导体层制作。下图三为具体的三种类型半导体层的分布情况。

　　↑原型芯片的组成示意图

　　↑由芯片组成的闭环可控光学频率调制连续波FMCW

　　↑三种类型半导体层的分布情况

　　神奇的是，此概念提出一年以后原型样片真的被做出来并进行了相关的测试。其产学研的扶植力度可见一斑。这也是其深厚技术积淀的一种体现。

　　↑由麻省理工MIT设计的FMCW激光扫描芯片

　　↑该芯片的内部结构介绍