- Lumotive采用獨有的液晶超表面（Liquid Crystal Metasurfaces, LCM）光束操縱技術

- 可擴展的硅基激光雷達（LiDAR）解決方案能夠滿足特定的汽車、工業以及消費類應用需求

- 標準半導體制造工藝實現卓越的成本效益

據麥姆斯咨詢報道，近日，微軟創始人比爾·蓋茨投資的自動駕駛激光雷達初創公司Lumotive宣布將其激光雷達的目標應用從汽車和工業自動化領域拓展至消費類市場，將智能手機激光雷達芯片加入其產品發展路線圖。

Lumotive激光雷達原型X10（左一），首款量產激光雷達X20（中）

Lumotive計劃今年年底送樣兩款新的激光雷達產品進行測試，包括一款用于汽車的X20，以及一款工業應用的Z20。這兩款產品都基于Lumotive專利保護的液晶超表面（LCM）技術，利用超材料的光彎曲特性，使其激光雷達系統無需傳統機械旋轉部件即可實現光束操縱。

麥姆斯咨詢獲悉，Lumotive透露了進軍智能手機激光雷達傳感器市場的雄心。已經在其產品路線圖上增加了一款專為手機而設計的激光雷達M20，這款產品計劃在2021年年初進行原型試驗，預計將在2021年第三季度送樣。

今年蘋果公司在其新推出的iPad Pro中意外嵌入激光雷達掃描儀，著實為相關產業注入了一針強心劑。在此背景下，Lumotive突然對消費類市場產生興趣，有些機會主義的成分，但也算有充分的理由。

Lumotive聯合創始人兼首席執行官Bill Coleran解釋稱，“Lumotive的全固態硅光束操縱系統基于CMOS工藝，在可擴展性方面獨具優勢。我們完全可以利用與汽車、工業應用激光雷達解決方案相同的架構，為智能手機開發M20激光雷達模組。”

憑借其液晶超表面（LCM）光束操縱技術，Lumotive認為其技術方案可以證明優于機械旋轉式激光雷達、MEMS激光雷達或光學相控陣激光雷達。Lumotive的激光雷達系統結合了可提供遠距離探測的大光學孔徑（25 mm x 25 mm），高角度分辨率的120°視場，以及快速隨機接入光束操縱。

具體來說，與傳統的機械旋轉式激光雷達相比，Lumotive的液晶超表面（LCM）芯片采用了基于超材料原理的可調諧亞波長元件，使其激光雷達系統更可靠、更緊湊。而與基于MEMS微鏡的激光雷達系統相比，Lumotive的液晶超表面（LCM）光束操縱技術可以提供更大的孔徑、更遠的探測距離。另一方面，當前光學相控陣激光雷達的效率較低，缺乏自動駕駛所需要的高性能。

Lumotive創新的光束操縱技術展示，其核心液晶超表面（LCM）芯片采用CMOS工藝制造

從過熱到遇冷

Colleran預計，對于一度過熱的激光雷達市場，一些創新廠商或將面臨行業洗牌。

盡管，Colleran相信Lumotive憑借差異化的技術方案能夠平穩度過這個瞬息萬變的市場階段，但Lumotive最初涉足自動駕駛行業的原因與其它高科技初創公司并沒有什么不同，就是看中這個炙手可熱市場的美好前景。

原本，自動駕駛行業預計激光雷達市場的增長將從不差錢的無人駕駛出租車開始，然后席卷高級駕駛輔助系統（ADAS）應用。

然而，Colleran承認，在過去的8到10個月里，這個美好的預期看起來似乎已經“翻轉”。鑒于業界目前的普遍共識，全自動駕駛要比我們想象的困難得多，預計還需要花費更長的時間，激光雷達真正的市場首秀要看ADAS或工業應用，而不是自動駕駛汽車。這種逆轉，要求激光雷達技術供應商不得不拿出更激進的價格，同時還要滿足不同的性能要求。

這種市場轉變正迫使幾乎每一家激光雷達初創公司迅速采取行動。對所有的自動駕駛傳感器技術供應商來說，重點已經從“占領自動駕駛汽車市場”，轉向“探索新的技術應用”。

新產品、新應用

Lumotive稱，計劃在2020年第四季度送樣的X20和Z20激光雷達基于該公司X10激光雷達原型，它們具有相同的架構。X10被認為是一款概念驗證原型，X20和Z20則是該公司的首款“上市”產品。

X20和Z20激光雷達系統都包含發射、接收和光束操縱模塊。汽車產業Tier 1供應商或工業傳感器供應商可以采購任意模塊，以構建或改善自己的激光雷達產品。

X20適用于遠距離探測應用，具有120°x 30°視場，在明亮的陽光下探測距離超過120米。Z20探測距離相對較短（約50米），但垂直視場擴大到了70°，可以滿足工業應用以及汽車領域短距離探測需求。

盡管面向智能手機等移動設備的M20激光雷達的參數規格還不明確，但其中使用的激光器、液晶超表面（LCM）光束操縱以及探測器這三個主要模塊都是基于汽車或工業激光雷達系統的類似架構。對于激光器，移動設備應用的3D傳感器模組將使用低功率的垂直腔面發射激光器（VCSEL），替代大功率激光二極管；探測器方面，相對汽車領域采用的大陣列單光子雪崩二極管（SPAD）則采用更小的SPAD陣列。此外，Coleran解釋稱，液晶超表面（LCM）光束操縱模塊也必須大幅度縮小到4 mm x 7~8 mm。

Colleran認為，當M20嵌入智能手機后，Lumotive激光雷達系統在明亮陽光下的性能表現將成為一種優勢。Colleran表示，Lumotive的商業模式很靈活，他們會跟激光雷達生態系統中的技術供應商合作，例如向意法半導體（STMicroelectronics）或艾邁斯半導體（ams）等公司提供光束操縱模塊，這些公司都有自己開發的SPAD陣列或低功率VCSEL激光器。

對于激光雷達來說，工業、汽車和移動設備這三個目標應用的市場規模和價格水平都有差異。Colleran預計，到2025年，移動設備的激光雷達市場將增長至80億美元，智能手機中激光雷達系統的平均售價約為8美元；相比之下，工業應用的市場規模約為20億美元，激光雷達系統的平均售價約為400美元；另一方面，預計汽車市場規模將在40億美元左右，該領域激光雷達系統的價格水平可降至160美元。

目前，Lumotive也在研發第三代激光雷達X30，計劃將于2021年底為ADAS市場送樣。至于X20和X30的區別，X20基于現場可編程門陣列（FPGA），而X30將采用ASIC。

關于Lumotive

Lumotive公司成立于2018年，總部位于華盛頓州西雅圖，是固態3D傳感系統的領導者，專注于為消費電子、工業自動化以及自動駕駛汽車開發高性能激光雷達解決方案。該公司的激光雷達解決方案基于專利液晶超表面Metasurfaces的革命性光束操縱技術，提供前所未有的高性能組合（通過探測范圍、分辨率和幀率）和大規模應用的適用性（成本、可靠性和尺寸）。Lumotive的光束操縱芯片之所以能夠實現這種獨特的組合，是因其具有卓越的光學性能，并采用成熟的半導體工藝生產，是一種更為安全、更具成本效益的傳感器解決方案。Lumotive得到了微軟創始人比爾?蓋茨的投資。