硅光芯片級調頻連續波（FMCW）4D激光雷達（LiDAR）領先企業LuminWave（洛微科技）宣布推出新一代FMCW OE和OPA OE產品，這兩款芯片光引擎將會應用于洛微科技硅光芯片級FMCW 4D LiDAR產品中。
洛微科技FMCW OE和OPA OE
激光雷達量產已經進入倒計時，無論是對激光雷達供應商還是主機廠來說，近兩年都是搶位的關鍵期。然而，車規認證、成本下降空間、量產成熟度等諸多現實問題仍然擺在行業所有從業企業的面前。
OPA+FMCW或將成為激光雷達終極路線面對這些問題，洛微科技推出了成熟的自研硅光子OPA和FMCW芯片技術方案.OPA+FMCW方案量產的一致性高，可靠性好，成本更低，被認為有潛力成為終極固態激光雷達的方案。同時可實現大視角和高分辨率的純固態芯片級光掃描，解決傳統機械式掃描和微機械掃描的成本和可靠性難題，并避免Flash方案的人眼安全和高光功率問題。洛微采用了具有自主知識產權的天線陣列單元優化排列方式，
在芯片設計上，利用算法優化天線陣列數目和布局，較為理想地解決了分辨率和天線陣元數量的問題，同時在每個陣元相移器的設計上做了大量器件優化。最終，洛微的OPA方案可以在小于1W的功耗下實現小于0.1°的分辨率。
OPA芯片和模塊化掃描光源
洛微科技堅信，未來的LiDAR將如攝像頭一樣到處可見，用于自動駕駛、機器人、智慧城市、消費產品等各類場景，為邊緣的AI算法和智能控制提供直接、真實的3D信息，極大提高感知能力和計算效率。但是，由于LiDAR是主動發光系統，未來各類LiDAR之間的干擾將成為嚴重問題，影響性能甚至造成事故。而FMCW是一種利用相干原理過濾和放大信號的方法，從原理上對其他信號光和環境光的具備極強的抗干擾能力。
FMCW芯片單個計算單元
另外，其包含的多普勒效應可以直接獲得速度，這幾個優點決定了FMCW在無線電波和毫米波的各類應用中成為最終的方案，該優勢可以在LiDAR中完美復刻。
在光學波段，采用現有光通信的組件搭建一個FMCW系統并配合掃描平臺進行點云測量，并不是很困難的，但這類系統完全無法滿足自動駕駛和ADAS行業對幀率、分辨率、成本、可靠性和可生產性的要求。
洛微科技認為，只有利用基于CMOS的硅光子集成技術，在單芯片上實現高密度、多通道的FMCW光計算引擎，才能推出真正適合這個市場的解決方案。然而，在硅光芯片上實現高集成度的FMCW SoC芯片是一項技術 壁壘很高的工作。
FMCW的相干探測原理包含了比較復雜的光學系統，需要進行光線性調頻、信號光和本振光的混頻和平衡探測、以及非線性的一些矯正處理等。目前市面上存在的傳統的FMCW光學系統都是基于光通信領域使用的宏觀 光學或者微光學組件搭建系統，尺寸、成本和可靠性都存在問題，更無法制作多通道的FMCW系統。
同時，FMCW相較于基于APD的d-ToF技術，單點需要較長的測試時間，這和SPAD需要做多次探測提高探測概率和信噪比或者和i-ToF需要做積分時間提高信噪比的情況類似，需要多通道陣列型的探測才能滿足實用中對幀率的要求。
而洛微的硅光子團隊在光通信行業有多年的相干通信芯片的經歷，積累了大量研發和量產的經驗，在公司成立后便快速設計完成了兩代的芯片迭代。
洛微科技第二代芯片晶圓
洛微的多通道FMCW SoC芯片集成了FMCW計算、調頻、補償、冗余等眾多功能，在單芯片上實現了很多個傳統大型光學系統的功能，解決了測距的距離、高角分辨率和抗干擾等關鍵問題。信號光的掃描將由硅光芯片提供的另一個核心技術，光學相控陣（OPA）來完成，實現大角度、高掃描頻率的能力。另外，借助成熟的IC產業鏈來自研芯片，洛微科技已成功突破了行業內普遍面臨的“核心部件卡脖子”問題，將激光雷達的零售價格降至數百美金。
第二代產品的技術進階洛微科技推出的第二代OPA OE（光引擎）和FMCW OE（光引擎）解決方案，采用自研新型的光封裝形式，形成模塊化，具備完整功能的光引擎，可以更加方便地使用在公司的各類LiDAR產品中。其中，第二代OPA光掃描模塊baseline設計實現了120度FOV的掃描和0.1度的角分辨率。相比于第一代OPA芯片，第二代芯片的專利設計具備更大的可擴展性，并采用了專利的相移器設計，在不犧牲任何性能下將降低功耗70%以上，使芯片對激光雷達（LiDAR）產品整體性能的提高將起到關鍵作用。
洛微科技FMCW SoC芯片
而第二代FMCW SoC芯片相比去年完成的第一代芯片，并行的FMCW計算單元數目提高4倍，高達128通道，除FMCW的功能外，芯片上同時集成其他關鍵的光信號處理單元，如信號光調頻、非線性補償等，單個芯片集成數千個光學器件，單芯片實現傳統光學系統需要上千倍尺寸和成本才有可能達到的功能，是全球目前集成度最高的硅光芯片之一。
128通道FMCW SoC芯片
洛微CTO Andy強調，硅光子芯片是集成多通道最好的解決辦法。
“我們認為，只有采用多通道、高集成的FMCW方案，才能真正實現具備絕對優勢的產品方案，而FMCW系統的復雜性決定這個方案必須是要采用硅光自芯片集成才能完成，這正是洛微多年來致力于研發硅光子技術和堅持自研核心硅光芯片的原因。”
在成本方面，復雜光學系統的一大成本來源在于眾多獨立光學組件及 其高精度對準封裝，尤其對于多通道的設計，動輒數百上千個組件，而這正是光子芯片集成所要解決的問題，能從根本上成數量級的降低成本。此外，洛微基于團隊之前在光通信產業的經驗，大量應用2.5D集成、光電共封裝等新興的芯片級光電集成技術，大大簡化封裝成本和產品復雜度。目前，第二代的FMCW和OPA芯片和光引擎產品正在進行芯片級和系統級的光電測試，并完善下一步產品化的封裝、控制和系統集成等技術，將成為公司未來前向長距激光雷達（LiDAR）的核心技術。
