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技術(shù)前沿

賦能自動駕駛和機器人感知,讀懂二維可尋址VCSEL | 硬科技有點意思

中科創(chuàng)星 來源:激光制造網(wǎng)2026-03-20 我要評論(0 )   

你是否想過,深夜奔馳在高速公路上的智能汽車,如何精準(zhǔn)識別側(cè)后方突然逼近的車輛?或者,你家中的掃地機器人,又是如何在桌椅腿叢林中靈活穿梭,不碰倒一杯水?這背后...

你是否想過,深夜奔馳在高速公路上的智能汽車,如何精準(zhǔn)識別側(cè)后方突然逼近的車輛?或者,你家中的掃地機器人,又是如何在桌椅腿叢林中靈活穿梭,不碰倒一杯水?


這背后,都離不開一項被稱為機器“眼睛”的核心技術(shù)——激光雷達。


而激光雷達要看得清、看得準(zhǔn)、看得快,其核心中的關(guān)鍵,是一顆顆微小的發(fā)光芯片。


今天,我們就來聊一聊這項剛實現(xiàn)國產(chǎn)化大規(guī)模量產(chǎn)、正在重塑機器感知格局的硬科技——二維可尋址VCSEL芯片。


它的突破,就像給機器的“眼睛”裝上了可獨立控制的智慧瞳孔。


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VCSEL 的進化之路


先搞懂一個基礎(chǔ)問題:VCSEL 到底是什么?


簡單說,它就是一款垂直腔面發(fā)射激光器。


那么二維可尋址VCSEL又是什么?


我們得先從它的前輩——傳統(tǒng)激光發(fā)射器說起。


傳統(tǒng)的激光發(fā)射器,比如邊發(fā)射激光器(EEL),就像一支筆直的手電筒,光線從一個側(cè)面發(fā)出,需要復(fù)雜的光學(xué)器件來引導(dǎo)和掃描。


而VCSEL呢?則可以類比為一盞微型吊燈,光線直接從頂部表面垂直射出。這種結(jié)構(gòu)天生就更易于集成、功耗更低,很快在人臉識別、光纖通信等領(lǐng)域大放異彩。


但早期的VCSEL芯片有個小遺憾:它通常作為一個整體發(fā)光,要么全亮,要么全滅。


這就像你有一個由成千上萬顆微型燈泡組成的陣列,但開關(guān)只有一個,無法讓其中指定的某幾排、某幾列燈泡單獨亮起。在需要復(fù)雜掃描和圖案投影的激光雷達應(yīng)用中,這就顯得不夠聰明了。


于是,技術(shù)升級開始了。


第一步是一維可尋址,可以控制某一行或某一列的燈泡點亮,實現(xiàn)了線掃描。但這還不夠,機器感知的三維世界需要更精細的二維畫面。


真正的變革來自二維可尋址。這意味著,你可以像控制一個巨型顯示屏上的像素一樣,獨立、精準(zhǔn)地控制VCSEL芯片上每一個或每一組微小的發(fā)光單元。想讓哪里發(fā)光、以什么圖案發(fā)光、按什么順序掃描,都可以通過電信號進行數(shù)字化編程控制。


這相當(dāng)于從整體照明的手電筒進化成了可投射任意畫面的智能微型投影儀。這項突破,讓激光雷達擺脫了對部分笨重機械掃描部件的依賴,朝著更固態(tài)、更小型、更低功耗的方向邁出了關(guān)鍵一步。


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中國團隊的破局之道


然而,從原理走到量產(chǎn),橫亙著一道巨大的技術(shù)鴻溝:串?dāng)_。


想象一下,在一個密集的微型燈泡方陣?yán)铮?dāng)你只想點亮中間幾個燈泡時,由于它們距離太近,電流和熱量會相互影響,導(dǎo)致旁邊的燈泡也蠢蠢欲動,發(fā)出不該有的微弱光線。這就是電串?dāng)_和熱串?dāng)_。


在精密的光學(xué)探測中,這種非預(yù)期的光污染會導(dǎo)致信號噪聲劇增,測距精度下降,嚴(yán)重時甚至?xí)尲す饫走_眼花繚亂。


能否攻克串?dāng)_難題,直接決定了芯片的可靠性與可用性,是行業(yè)公認(rèn)的產(chǎn)業(yè)化瓶頸。根據(jù)資料顯示,瑞識科技在這一領(lǐng)域取得了突破性進展。


這家2018年于深圳成立的企業(yè),其核心團隊擁有深厚的半導(dǎo)體光電子產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。他們通過獨創(chuàng)的芯片設(shè)計與工藝,成功抑制了二維掃描中的串?dāng)_,大幅提升了芯片的長期工作可靠性和一致性,使得產(chǎn)品能夠滿足車載激光雷達嚴(yán)苛的車規(guī)級要求(如IATF 16949認(rèn)證)。


更關(guān)鍵的是,他們實現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)。


瑞識科技在合肥、西安建設(shè)了專業(yè)的芯片光學(xué)封測無塵工廠,構(gòu)建了100%國產(chǎn)化的供應(yīng)鏈閉環(huán)。截至2025年底,其VCSEL芯片累計出貨已超2億顆,成為全球少數(shù)能穩(wěn)定、大批量供應(yīng)高性能二維可尋址VCSEL芯片的供應(yīng)商。


這意味著,中國不僅突破了這項核心器件的技術(shù)壁壘,更打通了從設(shè)計、制造到封測的完整產(chǎn)業(yè)化鏈條,將技術(shù)牢牢掌握在了自己手中。


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二維可尋址 VCSEL 的核心應(yīng)用


那么,這顆“智慧”的發(fā)光芯片,具體是如何在機器中工作的呢?我們來看幾個核心場景:


1. 無人駕駛出租車(Robotaxi)的感知核心


在滴滴、小馬智行等企業(yè)的無人駕駛出租車上,實現(xiàn)360度無死角的高精度感知是安全運營的基石。這通常需要裝備多顆激光雷達,構(gòu)成冗余且可靠的感知系統(tǒng)。


二維可尋址VCSEL芯片憑借其高可靠性、高性能和可編程掃描的特性,成為這些雷達核心的發(fā)光部件,為車輛在復(fù)雜的城市路況中穿行提供關(guān)鍵的環(huán)境數(shù)據(jù),確保能夠精準(zhǔn)識別遠處的行人、車輛以及各種突發(fā)狀況。


2. 機器人的“智慧之眼”


如果說Robotaxi是道路上的老司機,那么正在快速進化的具身機器人、割草機器人等,則對空間感知能力提出了全新的要求。


以智元機器人等企業(yè)推出的新一代具身機器人為例,它們需要實時構(gòu)建環(huán)境地圖,識別并抓取特定物體,這背后離不開高性能的3D視覺感知。例如,速騰聚創(chuàng)為某款新型具身機器人定制的激光雷達,就采用了瑞識科技的二維可尋址VCSEL芯片,賦予機器人精細的感知能力。


同樣,在戶外割草機器人領(lǐng)域,二維可尋址VCSEL芯片能夠幫助機器人克服光線變化、地形復(fù)雜的挑戰(zhàn),實現(xiàn)精準(zhǔn)的邊界劃定和無序割草,為智能機器設(shè)備從室內(nèi)走向更廣闊的戶外復(fù)雜場景提供了可靠的技術(shù)支撐。


3. 智能汽車的“補盲利器”


在L2+及以上級別的智能駕駛中,車輛周身需要布滿“眼睛”。


前向主雷達像是望遠鏡的作用,可以看得遠;而側(cè)向的補盲激光雷達則像是廣角鏡,負(fù)責(zé)感知近處、側(cè)方、低矮的障礙物,如突然竄出的行人、路緣石、矮樁等。


傳統(tǒng)補盲雷達可能依賴機械旋轉(zhuǎn),體積大、成本高。而采用二維可尋址VCSEL芯片的固態(tài)補盲雷達,無需復(fù)雜運動部件,可以做得更薄、更易集成在車燈或翼子板內(nèi)。芯片通過快速編程,控制激光光束以特定圖案掃描側(cè)方區(qū)域,實現(xiàn)高精度、高刷新率的近距離感知。


據(jù)悉,瑞識科技的車規(guī)級VCSEL芯片已應(yīng)用于智己、極氪等車型,并與比亞迪等車企深化合作,正推動這項技術(shù)向更多車型普及。


4. 工業(yè)感知與無人機探索


在工業(yè)領(lǐng)域,二維可尋址VCSEL芯片的高精度和可編程性可用于工業(yè)機器人的視覺引導(dǎo),實現(xiàn)高精度抓取、定位和檢測,推動工業(yè)制造向智能化、精細化升級。

展望未來,隨著芯片成本的進一步下探和體積的持續(xù)縮小,它也有望賦能物流無人機、巡檢無人機,使其在復(fù)雜環(huán)境下實現(xiàn)精準(zhǔn)的自主避障和降落,開啟更廣闊的創(chuàng)新應(yīng)用空間。


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為何它的突破如此重要?


一顆小小的芯片,為何能引發(fā)如此大的關(guān)注?因為它是整個激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈升級的一個關(guān)鍵支點。


從產(chǎn)業(yè)鏈全景來看:


?上游,它帶動了半導(dǎo)體外延片(GaAs等)、光學(xué)元件、封裝材料等一系列國產(chǎn)供應(yīng)鏈的發(fā)展。


?中游,它直接決定了激光雷達整機(禾賽科技、速騰聚創(chuàng)等公司產(chǎn)品)的性能、體積和成本,是激光雷達走向固態(tài)化、低成本化的核心驅(qū)動力。


?下游,它賦能了智能汽車、服務(wù)機器人、工業(yè)檢測等終端應(yīng)用的性能飛躍。


瑞識科技的量產(chǎn)突破,其意義在于:它使得中國激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈在關(guān)鍵的發(fā)射端核心器件上實現(xiàn)了自主可控,并走在了世界前列。


這不僅降低了下游整機廠商的供應(yīng)鏈風(fēng)險和采購成本,更通過技術(shù)迭代,推動了整個產(chǎn)業(yè)鏈向更高性能、更優(yōu)成本的結(jié)構(gòu)升級。


可以說,它撬動了國產(chǎn)激光雷達產(chǎn)業(yè)在全球化競爭中走向高端的關(guān)鍵一步。


更智能的光將照亮何處?


隨著二維可尋址VCSEL芯片產(chǎn)能的持續(xù)提升和成本的不斷下探,它的光芒將照向更廣闊的領(lǐng)域:


?車載滲透加速:從高端車型逐步下沉到主流新能源車型,讓更安全、更高效的智能輔助駕駛成為標(biāo)配。


?機器人形態(tài)拓展:從具身機器人、割草機器人到商用配送機器人、安防巡檢機器人,賦予更多移動機器人以強大的空間感知能力。


?新場景融合探索:在AR/VR交互、智能穿戴體征監(jiān)測、甚至醫(yī)療美容等創(chuàng)新領(lǐng)域,其精確的光控制能力都有巨大的想象空間。


從實驗室里一個微米級的發(fā)光點,到工廠中穩(wěn)定流片的千萬顆芯片,二維可尋址VCSEL的故事,是一條典型的中國硬科技攀登路徑:在一個看似微小的點上深入鉆研,最終通過一個核心元器件的突破,為整個機器感知的面帶來了新的可能。


所以,當(dāng)你在路上感受到智能汽車帶來的安全與從容,或是看到機器人靈巧地抓取物體、精準(zhǔn)地穿梭于復(fù)雜環(huán)境時,別忘了,背后有這么一束中國的智慧之光在默默工作。


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