激光雷达传感器 只是组装？遥遥领先的国产激光雷达，绕不开索尼的传感器芯片

只是组装？遥遥领先的国产激光雷达，绕不开索尼的传感器芯片

我们知道，许多旗舰手机，在宣传拍摄能力的强悍时，厂商往往都在强调——使用了索尼的IMX???图像传感器。

为什么？

这是因为，索尼是全球CMOS图像传感器遥遥领先的王者——无论是技术实力亦或是市场份额，CMOS图像传感器是摄像头的最核心器件。

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据Yole最新的《2024年CMOS图像传感器行业现状》显示，索尼CMOS图像传感器（CIS）的市场份额在2023年进一步攀升至45%——几乎快要占据全球CIS一半的市场，足见这位全球CMOS图像传感器王者地位的稳固。

▲来源：yole

然而，

Yole《2024车载激光雷达市场报告》显示，禾赛科技、速腾聚创、图达通、华为、览沃等国产激光雷达厂商，合计占据全球84%的市场份额。

激光雷达不是禾赛科技、速腾聚创等厂商生产的吗？

是，但不全是。

激光雷达是一个复杂、精密的传感器系统，主要有激光发射、激光探测、信息处理、扫描等四大部件构成， 禾赛科技、速腾聚创等厂商属于中游集成商，其产品既有自研的部分，也有向外采购的部件。

激光器、探测器和信号处理是激光雷达BOM总体成本最高的部分，占比高达70%，其中激光器+探测器占比30%-40%，是目前激光雷达降低成本（激光雷达赛道的主逻辑）的关键环节和核心技术壁垒之一。

当前，激光雷达技术方案业内已经基本达成共识，整体遵循机械式>半固态>全固态的演进路线，光线波段采用905nm，激光器由EEL向VECSEL发展，探测器由APD向SiPM和SPAD面阵发展。其中，SPAD（单光子雪崩二极管）被认为是SiPM迭代的下一代探测芯片 ，具有更高的集成度、跟高设计灵活性和更低的成本。

2020年，索尼推出了行业真正意义上的第一款车规级SPAD 芯片，如今几乎一统天下。

华为率先使用！苹果推动，索尼不看好却推出行业第一款车规级SPAD探测器芯片！

还记得2023年12月，华为发布的全球汽车业界首个量产的最高线数激光雷达——192线激光雷达吗？

据业界分析，这颗“遥遥领先”的激光雷达，使用的就是索尼的SPAD芯片——IMX459， IMX459作为业界真正意义上的第一款车载SPAD SoC（片上系统），具有里程碑意义。它的成功研发和应用，证明了SPAD技术在激光雷达领域的可行性。

作为CMOS图像传感器的老大，起初索尼是不太愿意做SPAD芯片的，索尼工程师提到他们认为在实际应用中很难实现。

然而，苹果公司决定在iPhone手机上配置短距激光雷达以实现3D扫描应用，苹果公司找到了索尼研发SPAD芯片，与此同时，汽车自动驾驶领域的激光雷达应用也在飞速发展，于是，索尼顺手一并研发车规级IMX459激光雷达芯片，并在2020年实现流片。

相关数据显示，如今索尼每年向苹果提供0.8-1亿颗SPAD面阵芯片，用于iPhone等产品中。

作为业界第一款车规级SPAD芯片，IMX459的性能其实并不理想，早在2022年国内外车企测试完后 ，大都给出负面评价，大部分厂商认为这是一颗Demo（样品），很难在量产中应用。

这时候，第一个吃螃蟹的厂商出现了：

H公司率先实现了量产，成本、可靠性、供应链稳定性等因素逐一克服。 即使IMX459在某些方面表现不佳，但它能在其他方面提供优势，例如成本更低以及供应链稳定，在市场中获得一定的份额。感谢H公司跑通了验证以及供应链体系，随后大量的车企和主机厂也给出了DEMO以及量产排班 ，并且实现了价格的cost down，让激光雷达真正意义上飞入寻常百姓家。

就这样，我们在2023年底看到了首个量产上车的192线激光雷达。

从华为激光雷达开始，进入2024年，市场大量出现192线激光雷达产品，而这些激光雷达用到的核心SPAB探测器芯片，都是索尼IMX459。

那么，为什么用索尼IMX459芯片做出来的激光雷达，都是192线？

索尼SPAD芯片独步天下，下一代已在路上，国产厂商摩拳擦掌自研SPAD芯片但一个能打的都没有

索尼是全球CMOS技术领先者，手握三个CMOS半导体制造厂，而IMX459激光雷达探测器芯片也有赖于其多年的技术积累。

IMX459芯片使用堆叠式工艺 ，顶部芯片使用90nm的背照式工艺实现，完成基于CMOS的SPAD。底部芯片使用40nm 1AI-10cu工艺，负责完成SPAD的信号逻辑处理。整个pixel数量为100000个SPAD像素(189(H)x600(V))，包含没有使用的SPAD。

IMX459芯片的结构如下图：

可以看到，IMX459芯片是上面SPAD芯片+下面逻辑芯片的集成封装 ，采用索尼的“Cu-Cu混合键合”封装技术 ，这也是索尼闻名于世的堆叠式工艺——熟悉CMOS图像传感器的童鞋肯定不陌生，正是这一创新让索尼稳居全球CMOS图像传感器王者宝座。

IMX459全分辨率600x189, 通过每 3x3 个单元输出一个像素，因此最终分辨率200x63，而去掉边缘的 8 个像素之后，激活区域分辨率为192x63，各家通过把芯片旋转90度，刚好可以将垂直分辨率对应192线 ，基本可以确定用的就是IMX459，水平方向通过增加激光器数量和多面转镜，进而实现水平分辨率的倍增。

前文我们提到，作为第一款车规级SPAD芯片，IMX459的性能参数并不理想，经过厂商和索尼的共同努力，魔改后达到量产要求。

既然索尼能够研发出来，那我们国产能不能自研呢？

在2023年，多家国产芯片企业宣称研发出车规级SPAD芯片，并且有部分已经流片量产。

但据业内资深人士透露，国产SPAD芯片实测效果没有一家达到要求“要么测远了精度达不到，要么精度够了但只有几十米，良率还待定。”

因此，目前能够量产的SPAD芯片方案，几乎只有索尼一家。

而且索尼下一代激光雷达SPAD芯片IMX479已经在路上，有信息指华为、禾赛等厂商已经在Demo测试和验证阶段。

IMX479的探测效率（PDE）将高达50% ，探测效率（PDE）是衡量激光雷达性能的重要指标之一，它表示激光雷达能够成功探测到并返回有效信号的比例。而在波长为905nm的光源下，IMX459的峰值PDE为22%。

IMX479对比IMX459在性能参数上或有翻倍的提升，从而让激光雷达能够提供更准确、更可靠的环境感知能力。

波长温度-PDE

高度集成化是趋势，激光雷达技术门槛降低？

索尼的SPAD芯片对激光雷达产业具有重要意义，其创新性的将激光接收模块和数据读出模块集成到一起，在高度集成化、降低成本、向固态化迈进的同时，也降低了激光雷达的设计、制造技术门槛。

前文我们提到，一台激光雷达主要由激光器、探测器、信息处理、扫描等四大部件构成，整个激光雷达是一条链条，这部分强了，那其他部件就可以相对“弱”一些， 譬如探测器足够灵敏、性能足够强，那么对激光器的性能要求就没那么高。

结语

作为全球最大的CMOS图像传感器厂商，索尼凭借深厚的CMOS工艺技术，进入激光雷达SPAD芯片领域，并有望如同CIS一样形成领先地位。

SPAD芯片或将是未来激光雷达的核心感知技术，壁垒极高，国产厂商虽然已经开始自研，仍有许多瓶颈需要突破。无论从激光雷达集成化趋势，还是供应链风险可控角度来看，激光雷达核心感知芯片的自研，仍然是国产厂商必走之路。

缺少核心的国产感知芯片，国产激光雷达的遥遥领先也只是徒有虚名

自动驾驶汽车中的激光雷达传感器正成为中美贸易争端的新主角

未来汽车的一项关键技术正迅速成为中美之间本已紧张的关系的新热点。激光雷达传感器技术的发展助推了在旧金山和凤凰城等城市漫游的无人驾驶自动驾驶出租车的兴起。但是，随着汽车制造商准备在更多的消费者车辆上部署激光雷达功能，如自适应巡航控制和盲点检测，美国本土汽车行业正在对中国的一个主要竞争对手发起广泛的游说攻势，而这个对手正在加强自己的公关游戏。

总部位于旧金山的激光雷达公司Ouster正在呼吁国会作出行动限制中国激光雷达的进入，因为该公司担心中国版本的激光雷达技术可能被用于监视美国人，并向中国政府提供有关美国敏感基础设施的情报。美国总统拜登（Joe Biden）正在处理与中国和美国汽车工业部门之间的复杂关系，而许多共和党人则对中国采取了更为强硬的态度。

Ouster公司首席执行官安格斯-帕卡拉（Angus Pacala）在一封电子邮件中说："中国正在努力主导激光雷达市场，这降低了我们的经济竞争力，增加了我们在关键技术上对他们的依赖，并使他们邪恶的贸易行为永久化，同时加强了他们的军事和安全野心。这违背了美国的利益，必须停止。"

美国激光雷达行业的主要贸易组织"激光雷达联盟"（Lidar Coalition）拒绝发表评论。但 Ouster 及其游说者已经确保与众议院中国问题特别委员会的主要立法者和拜登政府官员会面，试图提高对潜在威胁的警惕。他们一直在敦促制定黑名单或直接禁令，并对中国制造的激光雷达传感器征收额外关税。

奥斯特的活动就像从剧本中翻出来的一页，此类做法层导致国会和监管机构禁止另一家中国公司--无人机制造商大疆创新（DJI）参与国防部的采购和其他业务。华盛顿的一些人似乎也确实在倾听这种声音。

在被问及Ouster的担忧时，美国交通部长皮特-布蒂吉格（Pete Buttigieg）在接受采访时说，美国需要"密切关注，以确保它不会带来过度的经济安全或网络安全威胁"。他还指出，美国需要"降低风险，与中国脱钩"，尤其是在技术方面。

上个月，当众议院中国问题特别委员会的共和党和民主党领导人带头致信拜登政府，敦促其考虑限制中国激光雷达公司时，Ouster 的游说者帮助争取了支持和签名。

议员们指控说，中国的《国家安全法》迫使中国公司按要求向政府提供数据，这可能意味着"大量有关美国测绘和基础设施以及美国军事系统的数据"可能落入中国政府和军方之手。

两家独立的德国技术测试公司对 Hesai 在美国市场上销售的主要激光雷达产品进行了评估，确定该产品不具备在车外存储或传输数据的能力。

信中还暗示，来自中国的激光雷达产品可能引入恶意软件，也可能"降低"安装在美国系统中的产品性能。

中国大使馆发言人刘鹏宇在一份声明中指责美国议员"断章取义，片面解读，美方一再泛化国家安全概念，渲染'中国威胁论'，中方对此坚决反对。"

签署这封信的20名行业成员要求进行审查，以限制美国公司投资外国汽车技术公司的方式和其他限制措施。

但中国制造商禾赛光电技术公司正在反击，该公司生产的激光雷达产品比许多美国公司更先进，有时也更便宜，一些美国汽车集团已经在其汽车上使用了禾赛公司的技术。美国国防部对中国制造的激光雷达的使用情况进行了新的审查，美国国会研究服务部的一份报告也概述了中国制造的激光雷达的潜在危险，这也促使该公司在华盛顿采取行动。

Ouster 正在把商业纠纷变成"政治/国家安全问题--这绝对不是客户希望看到的，尤其是那些大客户，"禾赛公司首席执行官李一帆在今年秋天接受采访时说，美国利益集团的游说活动--以及他们自己的美国客户的抱怨--促使公司高价聘请了自己的游说者和公关代表团队。

坐在禾赛新聘请的公关公司 BGR Group 的华盛顿办公室里，李说，他此行的直接原因是 Ouster 散布的"不实谣言"。他"与不同的客户进行了多次讨论"，这些客户告诉他："'禾赛，请帮助我们的客户，请帮助人们理解这一点'"。

禾赛的客户包括由通用汽车支持的自动驾驶出租车公司Cruise和Zoox，以及自动驾驶卡车公司科迪亚克机器人公司（Kodiak Robotics）。这些公司不愿证实它们曾推动禾赛在华盛顿进行游说，但国会山的一位民主党助手在了解了与禾赛的会面情况后表示，工作人员"得到的明确印象是，禾赛的客户特别要求禾赛与国会对话"。

一位禾赛的美国客户说，政府对中国制造的激光雷达施加的任何限制都将严重阻碍该公司的业务能力。

一家使用禾赛激光雷达的自动驾驶汽车公司的代表说："禾赛扫描激光雷达是市场上唯一具有我们运营所需的性能和可靠性的传感器，在任何价位上都没有其他选择。"为了讨论敏感问题，该代表不愿意透露姓名。

9 月底，禾赛除了聘请 BGR 之外，还聘请了华盛顿最大的两家游说公司 Akin Gump 和 Brownstein Hyatt。与此同时，Ouster 在游说者方面的季度支出比去年增加了约 50%。

此外，一个名为"安全可靠技术联盟"（Coalition for Safe and Secure Technology）的新组织已经成立，以帮助 Ouster 就所谓来自中国的威胁进行辩护。

该组织的负责人、民主党政治顾问马克-保斯腾巴赫（Mark Paustenbach）说，该组织还希望"在激光雷达领域为美国企业和与美国结盟的企业创造一个公平竞争的环境，同时防范对我们国家安全的潜在威胁"。

尽管该组织计划进行游说，但保斯滕巴赫并非注册游说者，他也不愿透露该联盟的成员情况。

奥斯特和禾赛并不陌生。他们曾多次因涉嫌专利侵权而发生摩擦。2019 年，已被欧斯特收购的 Velodyne 公司起诉禾赛和中国激光雷达公司 RoboSense 侵犯专利。(Velodyne达成和解，并同意签署一项全球交叉许可协议，允许禾赛在被Ouster收购之前使用Velodyne的技术）。

Ouster还起诉禾赛涉嫌侵犯Ouster的五项专利；法院已于10月将此案交付仲裁。

美国前国家安全委员会中国事务主任莉莎-托宾（Liza Tobin）--现任由Google前首席执行官埃里克-施密特（Eric Schmidt）创办的"特殊竞争力研究项目"（Special Competitive Studies Project）经济事务高级主任--将激光雷达与无人机、太阳能电池板和其他设备进行了比较，而美国消费者现在主要从中国购买这些设备。

托宾说："这种现象一直在重复，有时候，一旦我们开始注意到某个子行业的问题，比如激光雷达，就几乎为时已晚了。"

众议院中国特别委员会排名成员 Raja Krishnamoorthi 议员这样说道："我们以前看过这部电影。问题是我们是否能写出一个不同的结局"。

限制最终可能不会来自美方，因为中国方面也正在考虑禁止激光雷达出口。中国限制其他原材料和技术的出口，既是对美国贸易管制的报复，也是出于国家安全的考虑。

美国禾赛公司的客户警告说，无论如何，禁止激光雷达传感器从中国出口最终对中国的帮助可能会超过对美国自动驾驶汽车行业的帮助。

"几乎整个行业都在使用这些传感器，"这位客户说。"如果它们被禁止进入美国市场，并且没有替代品，这将严重影响该行业的发展和增长能力。......中国、欧洲和其他领先的技术开发商可能会从中受益"。

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