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MEMS解決方案 加速汽車LiDAR市場成長
 

【CTIMES/SmartAuto 籃貫銘 報導】   2020年04月06日 星期一

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光電協進會(PIDA)今日指出,光達(LiDAR)應用廣泛,市場規模預計將從 2019年的 8.44 億美元成長至

2024 年的 22.73 億美元,使得 2019 年到 2024 年的複合年成長率為 18.5%。近年來除了在 ADAS 與自駕車應用市場成長快速外,無人機、工程與建築應用中的LiDAR 市佔率也不斷上升,此外,LiDAR 在地理資訊系統(GIS)應用中的使用越來越多,還有 4D LiDAR(3D 加上動作)的出現,都挹注了 LiDAR 市場的成長。

PIDA表示,由於自動駕駛以及為車輛提供安全配備的相關需求使得 LiDAR 技術突飛猛進。但是如何解決 LiDAR 技術所面臨的複雜度高與相對脆弱的問題,新開發的光達感測器或許是種解決方案。

過去,LiDAR 系統遇到許多問題:它們在汽車產業中缺乏效率與耐用性。更大的問題是 LiDAR 系統的成本:感測器對於汽車大眾市場而言過於昂貴。一家德國的新創公司 Blickfeld 利用微機電(MEMS)矽元件與高度自動化的生產方式,為自駕車打造了一條坦途。

PIDA指出,車載LiDAR系統一直面臨到一些問題,如LiDAR 系統非常大,所使用的機構對惡劣的環境條件像是振動、以及高熱、低溫等溫度相當敏感。雖然 LiDAR系統已有長足的進步,但是無法大量生產,意味著成本無法降低,這些都是 LiDAR想要進軍汽車市場必須克服的條件。

傳統的機械旋轉式 LiDAR 概念在設計與生產上非常脆弱且複雜,導致尺寸較大且價格昂貴。儘管其他技術和設計(如光學相位陣列與 flash LiDAR)可能可以減少 LiDAR 的尺寸和成本,但它們仍處於開發初期,而且存在一些限制,比如掃描範圍非常有限。

Blickfeld以MEMS反射鏡為基礎開發的 LiDAR 感測器是具有潛力的解決方案。它們的矽結構已經非常先進,並且成功地用於許多汽車應用。此外, MEMS 技術不需要旋轉元件,因此比機械式 LiDAR 系統更堅固耐用。當今市場上的 MEMS 反射鏡具有較小的反射鏡尺寸和較小的偏折角,雖然足以應付過去一些應用。但是在範圍與視野方面的性能受到限制。

Blickfeld 開發了晶圓級 MEMS 的 LiDAR 系統,為了擴大感測器的範圍,Blickfeld 開發了自己的 MEMS 反射鏡。具有大於 10mm 鏡面直徑的尺寸,可以將大部分入射光引導到光電感測器上。因此,LiDAR 甚至可以可靠地檢測到超過 180 公尺距離的弱反射物體。相較之下, 傳統的 MEMS 反射鏡的直徑只有幾毫米,偏折角很小,因此在 LiDAR 系統中使用時的範圍和視野都會變小。

此外,Blickfeld藉由使用低成本的光刻生產技術製造反射鏡,達到極高的精度與高度的可擴充性,即所謂以矽晶圓製造 MEMS 元件。在高度自動化的過程中, 將直徑為 200mm 的標準矽晶圓可同時轉變為數百個 MEMS 組件,使得 LiDAR 系統

更能夠用於大眾市場上。而 MEMS 反射鏡嵌入現行的商用標準元件中,搭配雷射與偵測器單元,使感測器的生產具有成本效益且可擴展。未來不只是自駕車,其他應用領域也很廣泛。

關鍵字: LiDRA  MEMS(微機電PIDA 
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