根據(jù)新戰(zhàn)略移動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所預(yù)測，2030年全球移動機(jī)器人市場規(guī)模將超140億元美元，未來幾年行業(yè)將迎來進(jìn)一步增長，成為智能制造最具潛力的黃金賽道。
值得關(guān)注的是，除了人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，激光雷達(dá)等先進(jìn)傳感器與邊緣計算結(jié)合實現(xiàn)實時決策，也對移動機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新至關(guān)重要。特別是從細(xì)分應(yīng)用來看，激光/激光雷達(dá)占據(jù)移動機(jī)器人大部分市場份額。Research and Markets認(rèn)為，這主要歸因于其不斷增長的需求，以及其能夠提供精確的環(huán)境感知、在各種條件下可靠運(yùn)行，并可與人工智能集成。
作為全球半導(dǎo)體領(lǐng)先IC設(shè)計公司，上海海思憑借在光電探測技術(shù)(特別是SPAD技術(shù))十余年的深耕與沉淀，以及華為在通信領(lǐng)域積累的極致信號處理技術(shù)基因，重點布局了基于直接飛行時間(dToF)技術(shù)的激光雷達(dá)系統(tǒng)解決方案。2025年中，上海海思推出的基于dToF技術(shù)的S1970高精度固態(tài)激光雷達(dá)套片，正是這一技術(shù)市場化應(yīng)用的典型產(chǎn)品。
該解決方案瞄準(zhǔn)智能機(jī)器人、工業(yè)無人車、智能消費電子等廣闊市場，通過提供高性能、高集成度的核心芯片，為“輕智能”時代的萬千終端裝上精準(zhǔn)、可靠的“眼睛”，賦能產(chǎn)業(yè)完成從“被動執(zhí)行”到“主動感知與思考”的智能躍遷。
為何選擇dToF技術(shù)?
dToF是直接測光脈沖往返時間差來計算距離的深度傳感技術(shù)。相比iToF等，這一技術(shù)原理更直接，有毫米級精度、強(qiáng)抗環(huán)境光干擾(超10萬lux)、適用中遠(yuǎn)距離測量等優(yōu)勢，因此在高端消費電子、工業(yè)精密測量、車載激光雷達(dá)等領(lǐng)域成為首選方案。
不過，盡管dToF技術(shù)憑借高精度和強(qiáng)抗干擾能力，被視為3D感知的未來走向，但要大規(guī)模應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，比如SPAD與TDC的高集成度、低功耗設(shè)計，提升光子探測效率、陣列分辨率與良率，以及降低制造成本等都是待突破的方面。其中，在皮秒級極短時間窗口精準(zhǔn)捕捉微弱信號，并從背景噪聲中提取有效信息，是關(guān)鍵難題。
近幾年，上海海思把多年光通信芯片設(shè)計經(jīng)驗遷移到dToF芯片研發(fā)中，同時基于在數(shù)模混合及化合物技術(shù)上的積累，不僅實現(xiàn)了芯片系統(tǒng)集成，而且成功攻克了高精度時間測量難題，能為客戶提供全天候、全工況場景應(yīng)用解決方案。
目前，上海海思已構(gòu)建了從光源(VCSEL)、探測芯片(SPAD)到驅(qū)動控制(LDD)及后端算法融合的全棧技術(shù)生態(tài)閉環(huán)。面對“輕智能”時代海量終端對高性能感知的普遍需求，公司憑借高性能、高可靠的dToF技術(shù)解決方案，將使其占據(jù)產(chǎn)業(yè)價值鏈的關(guān)鍵位置，從技術(shù)賦能中獲取廣闊成長空間。
芯片級協(xié)同設(shè)計，樹立行業(yè)新標(biāo)桿
作為典型的dToF技術(shù)解決方案，上海海思S1970系列高精度固態(tài)激光雷達(dá)，在測距精度、分辨率、抗干擾能力及功耗控制等多個維度均實現(xiàn)了顯著突破，樹立了行業(yè)新的性能標(biāo)桿。
此前，激光雷達(dá)行業(yè)主要處于單點技術(shù)突破階段，缺乏芯片級的協(xié)同設(shè)計，導(dǎo)致SPAD、VCSEL、LDD等關(guān)鍵芯片進(jìn)展緩慢。而S1970方案實現(xiàn)了架構(gòu)與功能的深度協(xié)同，不僅大幅簡化板級設(shè)計、提升集成度，更賦予移動機(jī)器人高精度、高可靠及高性能的顯著優(yōu)勢。
其中，在測距精度上，S1970配套的SPAD芯片集成了高分辨率時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)，最小分辨率達(dá)250ps，遠(yuǎn)優(yōu)于業(yè)內(nèi)常見的1ns。結(jié)合高精度延時設(shè)計，該方案有效抑制了時域量化誤差，最終實現(xiàn)高達(dá)35mm的測距精度。此外，其點云分辨率達(dá)到240×180，為環(huán)境理解提供了豐富的原始數(shù)據(jù)。
在感光靈敏度與環(huán)境適應(yīng)性方面，SPAD芯片在940nm波段下的光子探測效率(PDE)高達(dá)30%，配合背照式結(jié)構(gòu)，確保夜間或弱光下依然“看得清”。其抗環(huán)境光能力更強(qiáng)達(dá)100 Klux(相當(dāng)于夏日正午陽光直射)，無懼強(qiáng)光干擾。
發(fā)射與驅(qū)動層面同樣表現(xiàn)出色。VCSEL激光器芯片功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)達(dá)50%，峰值光功率可達(dá)100W，且波長溫度漂移系數(shù)低至0.07 nm/C，實現(xiàn)了高效節(jié)能與全溫區(qū)穩(wěn)定。LDD驅(qū)動芯片支持1.4ns至4ns脈寬以200ps步進(jìn)精確調(diào)節(jié)(穩(wěn)定度±100ps)，并通過12通道分時驅(qū)動，精準(zhǔn)掌控脈沖時序與能量，是實現(xiàn)高精度測距與高清成像的基礎(chǔ)。
得益于三顆芯片的協(xié)同，S1970整套方案支持最大48米量程、最高20fps幀率，能精準(zhǔn)識別35mm小型障礙物，完美滿足移動機(jī)器人在復(fù)雜動態(tài)環(huán)境中對實時性、遠(yuǎn)距離和高精度的綜合需求。
超越單顆芯片，“套片”模式提供全棧價值
目前，S1970系列憑借其高精度、高可靠、高集成的特性已在多個場景中落地，賦能終端實現(xiàn)智能化升級。
其中，上海海思與合作伙伴邁爾微視聯(lián)合推出的S10系列全固態(tài)雷視一體傳感器，是S1970方案的成功應(yīng)用典范。該傳感器將S1970提供的深度點云信息與視覺數(shù)據(jù)深度融合，實現(xiàn)了“精準(zhǔn)識別”與“語義理解”的結(jié)合。
邁爾微視S10系列全固態(tài)雷視一體傳感器現(xiàn)場演示
在工業(yè)物流與移動機(jī)器人方面，搭載S1970的堆垛AGV已落地安博物流園倉庫，高精度、抗干擾的感知能力使其能在復(fù)雜倉庫環(huán)境中安全、高效地協(xié)同作業(yè)。
除上述應(yīng)用場景外，S1970還可廣泛應(yīng)用于割草機(jī)器人、城服機(jī)器人、行業(yè)無人機(jī)、測繪機(jī)器人、AR/VR交互、直播相機(jī)輔助對焦等眾多領(lǐng)域，其“芯片級解決方案”的定位，使得客戶能夠快速開發(fā)出適應(yīng)不同場景的固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品。
正是憑借其創(chuàng)新的技術(shù)路徑、卓越的產(chǎn)品性能與廣泛的應(yīng)用價值，上海海思S1970高精度激光雷達(dá)解決方案榮獲了2026年“AWE艾普蘭獎”。
值得一提的是，上海海思在S1970系列上采用創(chuàng)新的“全棧套片”模式，使其成為行業(yè)的“解決方案賦能者”而非“終端產(chǎn)品競爭者”。傳統(tǒng)激光雷達(dá)行業(yè)長期被供應(yīng)鏈碎片化困擾，VCSEL等關(guān)鍵芯片來自不同供應(yīng)商，缺乏協(xié)同設(shè)計，這種“拼湊式”架構(gòu)致系統(tǒng)集成度低、性能難突破，還拉長研發(fā)周期。
為此，上海海思對激光雷達(dá)所必需的VCSEL、SPAD、LDD以及MPD這四顆核心芯片，進(jìn)行統(tǒng)一的架構(gòu)設(shè)計與深度協(xié)同，實現(xiàn)了架構(gòu)和功能的互相成就，在提升系統(tǒng)集成度和性能的同時，簡化了客戶的板級設(shè)計，降低了技術(shù)門檻，加速產(chǎn)品上市，完美解決這一痛點難題。
隨著AI不斷向端側(cè)拓展應(yīng)用，邁爾微視將繼續(xù)攜手上海海思，以底層芯片創(chuàng)新推動感知產(chǎn)業(yè)鏈升級，讓更精準(zhǔn)、更可靠、微型化的“三維視覺”能力，普及到千行百業(yè)的智能設(shè)備中，真正成為“具身智能”得以實現(xiàn)的感官基石。
