激光雷达的发展趋势是什么样的会碰到什么挑战

激光雷达的趋势与挑战

2018年11月19日一笔早期投资交易事件引发媒体关注，美国科技新创企业AEye完成了B轮募资4,000万美元，约新台币12亿元。在全球早期投资仍相当热络之际，若只是一般的交易事件，恐还不足以吸引大众目光。但当发现这笔B轮募资的领投者是台杉基金时，确实给这笔交易带来不少的新闻性。除了这是台杉第一笔对外揭露的交易外，这家新创公司所做的产品更是值得进一步探讨。

AEye成立于2013年，2016年获得种子投资310万美元；2017年Intel Capital与Airbus Venture参与了1,600万美元的A轮募资；去年11月则是由台杉领投B轮。AEye是一家光学雷达(激光雷达，Light DetecTIon And Ranging, LiDAR)生产与设计公司，而光学雷达是发展自驾车，甚至是无人机的关键技术，也是需要高度软硬整合的产品。

AEye的CEO Luis Dussan表示，台杉是策略投资伙伴，透过台杉能更密切地与亚洲制造业者、物流以及科技资源有更广泛的接触。台杉总经理翁嘉盛也表示，各国纷纷布局自驾车领域，其中光学雷达要做到普及化，一定要想办法降低成本，台湾在此领域扮演着关键角色。另外也能切入自驾车的供应链，带动产业数字转型。

相对于利用无线电波侦测物体的雷达，“激光雷达”顾名思义，乃是利用光量测目标物距离的技术。早在1932年，爱尔兰物理学家Edward Hutchinson Synge就提出了应用扫描成像的概念；1960年美国工程与物理学家Theodore Harold Maiman所开发雷射技术则让激光雷达得以实现；1970年代之后LiDAR陆续被应用于大气研究、月球表面探测、考古等。

直到2007年，美国科技公司Velodyne推出“大水桶”造型的64线激光雷达，该技术始成为自驾车的重要解决方案。激光雷达可说为自驾车之眼，其重要性不言可喻。虽然有其他相对便宜的解决方案，如摄影机或毫米波雷达，但考量其可侦测距离、速度与精确性，激光雷达目前仍是自驾车开发者的首选。

观察全球激光雷达发展，最初设计的机械式激光雷达需透过不断旋转的发射结构，将雷射从“线”变成“面”，并以垂直排列方式达到动态3D扫描的效果。虽然成效不俗，却也存在结构笨重、讯号间隔、成本高昂等缺点。以Velodyne 64线激光雷达为例，要价高达7.5万美元。成本过高是未来自驾车市场化与规模化的一大阻力，因此近年相关业者不断推出许多激光雷达技术上的变革。

最先被广为采用的是微机电系统（Microelectromechanical Systems, MEMS）模式。其与机械式同需透过让光线“转动”达到大范围扫描的目的，但MEMS激光雷达将整个结构的机械式旋转，改良为以内部镜面“微动”改变光线射出的角度达成扫描效果，又称为混合固态（Mixed Solid-state）激光雷达。MEMS激光雷达具备体积小、成本低、低耗损等优点，但其稳定性仍有待验证。

其次是全固态激光雷达模式，没有任何外观或内部上的转动结构，耗损率与体积都比MEMS模式更小，因此成为众家业者开发的终极方向，其中，又以光学相控阵列（OpTIcal Phased Array, OPA）模式最受注目，由多个独立发射接收单元组成阵列，具备扫描速度快与可控性佳的优点。其中最为知名的OPA激光雷达制造商为成立于2012年的美国新创企业Quanergy，背后重要的支持者为汽车大厂Daimler。惟目前探测距离仅150公尺，仍在产品改善阶段。

全固态激光雷达的另一个发展路径为Flash (快闪) LiDAR，如同闪光灯一般，同时照射自驾车周围，产生物体距离资讯。然而，因探测距离要求与能耗问题，Flash LiDAR的制作难度甚高。目前该领域较知名的厂商为成立于2007年的加拿大激光雷达开发商Leddar Tech，关键投资者则有Audi与Delphi。

回到台杉所青睐的AEye，其指出传统激光雷达的一大痛点。传统激光雷达的感测仰赖独立的发射与接收装置，并在短时间内搜集大量的数据资讯，在过度采样下，大幅增加解析时间与电脑运算成本。基于此，AEye提出智慧激光雷达解决方案，即iDAR (Intelligent DetecTIon and Ranging)。结合MEMS激光雷达与低光源高解析摄像头，采用边缘处理技术，融合激光雷达与彩色成像资讯。并且赋予激光雷达大脑，在终端直接解决数据处理的问题，大幅减少决策所需的资讯量，提升自驾车的反应速度。换言之，智慧化的软硬整合为AEye所提出的激光雷达解决方案。

近年激光雷达技术如雨后春笋般萌芽，虽然标准规格尚未出现，但就趋势发展来看，多重感测器的融合技术将是重要的发展方向，而前提是需要算法作为支持。对台湾发展自身激光雷达技术而言，切入供应链的一级供应商(TIer 1)将是一大考验。目前国际激光雷达制造商大都与各家车厂或正推动自驾车项目的科技巨头合作，持续进行道路测试，优化产品并寻求大规模量产、订定标准的机会。对此，台杉透过跨境投资的方式，建立策略合作关系，切入激光雷达生产的上下游产业链，不啻是台湾因应自驾车崛起的可行之道。