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激光雷达核心技术培训课程

主办单位:麦姆斯咨询

协办单位:上海传感信息科技有限公司、华强电子网

支持单位:无锡微纳产业发展有限公司、创星咖啡

一、课程简介

激光雷达(LiDAR)的产业化热潮来源于自动驾驶汽车的强烈需求。在美国汽车工程师学会(SAE)定义的L3级及以上的自动驾驶汽车之中,作为3D视觉传感器的激光雷达彰显了其重要地位,为自动驾驶的安全性提供了有力保障。

不同自动驾驶等级对传感器的需求分析

不同自动驾驶等级对传感器的需求分析

(来源:《激光雷达技术及核心元器件-2019版》

激光雷达成为产业界和资本界追逐的“宠儿”,投资和并购消息层出不穷。很多老牌整车厂和互联网巨头都展开了车载激光雷达的“军备竞赛”。与此同时,我们也听到了不少铿锵有力的异议:融资最多的激光雷达创业公司之一Quanergy被指责宣传言辞与产品实际性能之间的巨大差距,产品研发路线图迟迟无法兑现,在2018年被彭博社点名;“激光雷达无用论”的典型代言人马斯克,已经多次在公众场合口喷激光雷达的各种缺点。

任何一项新兴技术在开拓商业化市场的进程中,都会遭到质疑甚至唾骂,直至用铁一般的事实证明自身价值的那刻才有可能停止。自动驾驶行业已经趋于理性,激光雷达产业在这几年被多次论证后,其“无用论”终将不攻自破;学术界和产业界对激光雷达技术的理解也更为深入,对商业化路途上的障碍已有充分的认识和准备,但远方的美景依然吸引着大家前仆后继。Yole在《汽车和工业应用的激光雷达-2019版》指出,激光雷达市场预计将从2018年的13亿美元增长到2024年的60亿美元,其中汽车应用占据激光雷达市场的70%份额。可见,激光雷达仍是自动驾驶的必需品,两者互为促进。

2018~2024年激光雷达(LiDAR)市场预测

2018~2024年激光雷达(LiDAR)市场预测

(来源:《汽车和工业应用的激光雷达-2019版》

制约激光雷达商业化进程的因素,除了现有车规不明确外,其核心元器件的性能和可靠性难以满足车规级要求是重要原因。麦姆斯咨询在《激光雷达技术及核心元器件-2019版》中做了详细梳理和分析:(1)激光雷达的“光束操纵”:机械式、MEMS、OPA、Flash;(2)激光雷达的“光源”:边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCESL)、1550nm光纤激光器;(3)激光雷达的“探测器”:PIN、APD(雪崩光电二极管)/SPAD(单光子雪崩二极管)、SiPM(硅光电培增管)等。这些硬核技术是激光雷达的“骨架”,配合驱动芯片、算法等“血肉”,激光雷达才能成为自动驾驶车辆成功上路的“精灵”!

在本次课程中,麦姆斯咨询邀请了在激光雷达行业的践行厂商:力策科技、知微传感、北醒光子和镭智传感的高层技术负责人,也邀请了激光雷达核心元器件的一线技术研究人员,旨在让学员对激光雷达技术全貌有深入的认知和理解。课程内容包括以下三大板块:(1)激光雷达技术综述;(2)机械式激光雷达、光学相控阵(OPA)激光雷达、微机电(MEMS)激光雷达、面阵(Flash)激光雷达和调频连续波(FMCW)激光雷达核心技术;(3)激光雷达核心元器件:脉冲式激光雷达接收与发射驱动芯片、高功率边缘发射激光器(EEL)/垂直腔面发射激光器(VCSEL)和1550nm光纤激光器等光源、APD(雪崩光电二极管)/SPAD(单光子雪崩二极管)等光电探测器。

二、培训对象

本课程主要面向激光雷达产业链相关企业的技术人员和管理人员、高校师生,同时也欢迎其他希望了解激光雷达及自动驾驶的非技术背景人员参加,如销售和市场人员、投融资机构人员、政府管理人员等。

三、培训时间

2019年10月25日~10月27日,总计3天。

授课结束后,为学员颁发麦姆斯咨询的结业证书。

四、培训地点

无锡市菱湖大道200号中国传感网国际创新园

五、课程内容

课程一:激光雷达技术综述

讲师:深圳力策科技有限公司 总经理 张忠祥

激光雷达首次亮相,则出现在离百姓生活数十万公里的月球上。从自2004年,美国国防部高级研究计划局(DARPA)组织的一项大型无人车挑战赛开始,激光雷达就逐渐走入大众视野。未来,它或将成为我们出行的必备3D传感器。本课程将带您了解激光雷达的发展进程,让您在开启激光雷达技术培训旅程前对其重要概念有清晰的整体认知。

课程大纲:
(1)激光雷达发展历史和技术演进历程;
(2)自动驾驶对激光雷达提出的要求和挑战;
(3)车载激光雷达主要性能指标(探测距离、角分辨率、视场角、帧率、人眼安全等);
(4)车载激光雷达相关概念及原理(机械式、MEMS、OPA、Flash、FMCW等);
(5)车载激光雷达技术路线对比分析;
(6)激光雷达与毫米波雷达、摄像头在自动驾驶中的传感器融合;
(7)激光雷达产业现状及展望。

课程二:机械式激光雷达和OPA激光雷达核心技术

讲师:深圳力策科技有限公司 总经理 张忠祥

机械式激光雷达作为车载激光雷达的先遣部队,已成为目前唯一通过车规的激光雷达技术路线。理解机械式激光雷达的工作原理、优劣势对理解其他激光雷达技术非常有帮助。而OPA激光雷达作为全固态激光雷达的一员,曾名噪一时,但近两年市场反应趋于冷静和理性。OPA激光雷达在研发和过车规的过程究竟有哪些困难与挑战?张忠祥老师对机械式激光雷达和OPA激光雷达技术有深厚的理论功底和深刻的产业化认识,在本节课程中,他将带领大家来深入理解这两种技术路线及其核心元器件知识。

课程大纲:
(1)机械式激光雷达工作原理;
(2)机械式激光雷达系统组成;
(3)车载机械式激光雷达面临的困难与挑战;
(4)机械式激光雷达产业链及主要供应商情况;
(5)OPA激光雷达工作原理;
(6)OPA激光雷达系统组成;
(7)车载OPA激光雷达面临的困难与挑战;
(8)OPA激光雷达核心元器件:OPA芯片关键技术;
(9)OPA激光雷达产业链及主要供应商情况。

课程三:MEMS激光雷达核心技术

讲师:西北工业大学 教授 乔大勇

MEMS激光雷达用微观级尺寸的MEMS微镜实现了传统机械式激光雷达中的宏观扫描镜,从而大幅减小系统尺寸和整体成本。但这条被誉为最快落地的商业激光雷达技术路线,为何迟迟没有车规级产品出现?本课程将深入讲解MEMS激光雷达的工作原理、系统组成等,并对其核心元器件——MEMS微镜技术进行深入剖析,从而让学员深刻理解MEMS激光雷达的现有问题和未来潜力。

课程大纲:
(1)MEMS激光雷达工作原理;
(2)MEMS激光雷达系统组成;
(3)车载MEMS激光雷达面临的困难与挑战;
(4)MEMS激光雷达产业链及主要供应商情况;
(5)MEMS激光雷达核心元器件:MEMS微镜结构和工作原理;
(6)MEMS激光雷达核心元器件:MEMS微镜主要技术指标;
(7)MEMS激光雷达核心元器件:MEMS微镜设计、制造、封装流程及关键技术;
(8)MEMS激光雷达核心元器件:MEMS微镜产业链及主要供应商情况。

课程四:面阵(Flash)激光雷达核心技术

讲师:北醒(北京)光子科技有限公司 首席执行官 李远

讲师:上海炬佑智能科技有限公司 系统解决方案部总监 梅健

面阵激光雷达(Flash LiDAR)被视为主流激光雷达技术路线之一,似乎是目前大众认知中的激光雷达终极盟主。不过,“接收端每个像素可接收的能量有限,探测距离不够远”仍是当前该技术路线的“硬伤”。本课程将讲解面阵激光雷达在整个激光雷达科技进化树中的位置以及如何进入车载市场,同时将对其核心元器件——ToF图像传感器的技术进行详细分析。

课程大纲:
(1)面阵激光雷达(Flash LiDAR)在整个激光雷达科技进化树中的位置;
(2)面阵激光雷达的今生来世;
(3)面阵激光雷达在车载市场的打开指南;
(4)面阵激光雷达核心元器件:ToF图像传感器工作原理;
(5)面阵激光雷达核心元器件:ToF图像传感器主要技术指标;
(6)面阵激光雷达核心元器件:ToF图像传感器设计、制造、封装流程及关键技术;
(7)面阵激光雷达核心元器件:ToF图像传感器产业链及主要供应商情况。

课程五:FMCW激光雷达核心技术

讲师:苏州镭智传感科技有限公司 首席执行官 梁伟

在汽车毫米波雷达领域,FMCW技术已经占据了绝对主导地位。FMCW激光雷达领域也是暗流涌动,Cruise、宝马、丰田、Aurora等企业都在通过收购早期的创业公司对该技术进行布局,而苹果、英特尔、Waymo也在进行评估,寻求进入该技术的赛道。FMCW激光雷达究竟有何独特的魅力?FMCW激光雷达的实现过程中,是哪些核心元器件是其商业化路途上的绊脚石?有什么解决方案?本课程将启发性地带您思考这些问题,并分享讲师的观点。

课程大纲:
(1)FMCW激光雷达工作原理;
(2)FMCW激光雷达系统组成;
(3)车载FMCW激光雷达面临的困难与挑战;
(4)FMCW激光雷达产业链及主要供应商情况;
(5)FMCW激光雷达核心元器件:线性调频窄线宽激光器、平衡光电探测器等技术。

课程六:激光雷达核心元器件之驱动芯片:脉冲式激光雷达接收与发射驱动芯片

讲师:中山大学 副教授 郭建平

激光雷达是以ToF(飞行时间)技术为核心的测距传感器。由于其可以实现在与目标物完全没有物理接触的前提下快速地进行距离测量,被视为智能机器人和自动驾驶系统实现周边物体探测的重要解决方案之一。目前市场上的激光雷达电路系统大多采用分立元件和通用芯片来实现,不仅使得电路体积较大,也导致电路成本较高,甚至导致激光雷达在动态范围、噪声、测量精度和灵敏度等性能上受到影响。针对上述问题,本课程从专用集成电路(ASIC)设计的角度出发,分析激光雷达电路及其专用芯片技术,介绍学术界和产业界的激光雷达IC芯片现状及发展,并探讨相关技术的优化及创新解决方案。

课程大纲:
(1)脉冲式激光雷达电路与系统;
(2)商用脉冲式激光雷达电路及芯片分析;
(3)激光雷达IC芯片研究情况及发展趋势;
(4)激光雷达IC芯片主要厂商及其产品;
(5)激光雷达电路优化及创新解决方案。

课程七:激光雷达核心元器件之光源:高功率EEL/VCSEL和1550nm光纤激光器

讲师:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 副研究员 张建伟

讲师:长春理工大学 副教授 王蓟

EEL以高功率的优势暂时领先于VCSEL。但近几年,在中短距离激光雷达所需的光源中,VCSEL有望与EEL展开竞争。同时,1550nm光纤激光器因其光源人眼安全性高,功率更高,可探测距离更远,而受到业界的关注和青睐。本课程将详细讲解VCSEL、1550nm光纤激光器的工作原理及设计、制造、封装流程及关键技术。

课程大纲:
(1)近红外波段半导体激光光源工作原理;
(2)用于激光雷达的高功率EEL/VCSEL激光器工作原理及主要性能参数;
(3)高功率VCSEL激光器设计、制造、封装流程及关键技术;
(4)VCSEL产业链及主要供应商情况;
(5)用于激光雷达的1550nm光纤激光器工作原理及主要性能参数;
(6)1550nm光纤激光器设计、制造、封装流程及关键技术;
(7)1550nm光纤激光器产业链及主要供应商。

课程八:激光雷达核心元器件之光电探测器:PIN/APD/SPAD

讲师:中国科学院上海技术物理研究所 副研究员 程正喜

905nm APD是目前开发激光雷达的典型元器件,SPAD和SiPM等元器件预计将在下一代激光雷达产品中得到应用。本课程将对光电探测器(以APD/SPAD为主)的原理、应用、常见问题及解决方法、产业链进行深入讲解。

课程大纲:
(1)不同光电探测器类型介绍(PIN、APD、SPAD、SiPM等);
(2)PIN/APD/SPAD的工作原理及主要性能参数;
(3)APD/SPAD设计、制造、封装工艺流程及关键技术;
(4)APD/SPAD产业链及主要供应商。

六、师资介绍

张忠祥,博士,于2007和2011年分别获得中国科学技术大学学士学位和香港中文大学博士学位,先后访问美国哈佛大学、台湾清华大学等著名研究组,并且获得联发科-吴大猷学者奖学金、中国海洋石油(CNOOC)Global Excellent Researcher、深圳市海外高层次人孔雀计划B类等荣誉奖励。博士毕业后任职于香港生产力促进局。2013年10月创办深力策科技有限公司并任总经理。公司致力于发展激光雷达技术在机器人、AGV、无人驾驶等领域的应用,2017年获得国家高新技术企业资质。

乔大勇,麦姆斯咨询“最受欢迎讲师”,西北工业大学博士生导师、教授,知微传感董事长兼创始人,连续创业者,曾作为联合创始人及总经理运营西安励德微系统科技有限公司,微机电系统(MEMS)领域资深专家。他先后主持包括国家自然科学基金和863计划在内的科研项目14项,主要研究方向和研究内容包括:微光机电系统、微型能源、微纳制造工艺。在西北工业大学博士出版“十一五”国家级规划教材1部,在国内外重要学术刊物上共发表研究论文80余篇,被SCI、EI收录50余篇,获得已授权发明专利20项。

李远,本科毕业于北方交通大学,硕士从师于中国发光学奠基人之一的徐叙瑢院士,博士就读于美国Wake Forest University物理系。2010年中国驻美大使张业遂大使给李远颁发了“国家优秀自费生奖学金”。2012年德国政府教育部部长沙万给李远颁发了Green Talent。2014年创建北醒光子,专注于激光雷达。公司于2016年获得顺为资本、IDG资本和科沃斯的A+轮投资,2017年入驻博世加速器,2018年获得凯辉汽车基金B1轮投资。2016年获得“创新中国春季峰会”决赛冠军(DEMO CHINA),得到DEMO GOD。同年获得奥迪创新的总冠军。目前公司的固态激光雷达产品已登陆美国、欧洲和日本市场,主要面向无人驾驶(避障导航)、无人机(物流、植保等)、机器人(智能家居)、AGV(工业领域仓储物流)等领域。

梅健,本科毕业于华中科技大学电子系(现光电学院)研究生,硕士毕业于复旦大学微电子系。曾就职于亚德诺半导体技术(上海)有限公司(ADI),现任上海炬佑智能科技有限公司系统解决方案部总监。多年来,一直从事模拟芯片设计及系统应用分析设计,其研发经历主要包括光通信用超高速ADC芯片及系统设计、多线ToF激光雷达芯片及系统设计、心电(PPG、ECG等)芯片及系统设计以及3D ToF系统解决方案设计。在光电领域的信号链分析与仿真有较为宽广的视野和扎实的基础,目前正带领团队针对ToF收发芯片、镜头、激光器及相关算法进行系统级优化,并针对客户需求开发定制化的解决方案。

梁伟,本科毕业于清华大学,博士毕业于加州理工应用物理专业,师从美国两院院士半导体激光器发明人Amnon Yariv。毕业后从事前沿光电子器件研究和生产10年,从资深研究员升任研发总监,在顶尖光电子期刊(《自然光子》、《自然通讯》等)和会议发表90多篇论文,申请10多项发明专利。他领衔和参与开发的两款产品分别获得全球光电子行业最高奖项Photonic West Prism Award。他的窄线宽激光器发明专利帮助激光雷达公司Strobe被通用自动驾驶Cruise高价收购。

郭建平,博士、副教授、博士生导师、IEEE高级会员。2011年获香港中文大学电子工程专业博士学位,2012年加入中山大学,目前为电子与信息工程学院(微电子学院)副教授、广东省集成电路工程技术研究中心副主任、IEEE固态电路学会广州分会副主席。研究领域为模拟与数模混合集成电路设计,主要研究方向为电源管理及激光雷达集成电路设计。已培养近20名研究生毕业,就职于华为海思、德州仪器(TI)、Intersil、速腾聚创、紫光同创等企业。

张建伟,博士,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所副研究员,在垂直腔面发射激光器(VCSEL)研制领域有近十年的研究经验,目前主要开展窄脉冲、高功率VCSEL激光器以及高温工作VCSEL激光器的外延结构优化及工艺制备。实现980nm VCSEL串接列阵模块脉冲激光功率210W;实现910nm VCSEL串接列阵模块脉冲激光功率大于100W;实现VCSEL发光单元在高温(≥80℃)下的极低阈值电流(≤0.3mA),所报道的成果曾受国际知名同行杂志Semiconductor Today专题报道。作为项目负责人在VCSEL激光器研究方向承担了科技部重点研发计划项目、国家自然基金面上项目、吉林省重点科技研发计划等10余项国家级或省部级项目,发表论文20余篇,获授权发明专利5项,获得省部级奖项2项。

王蓟,博士,长春理工大学副教授。2000年起在长春理工大学任教。2007年4月毕业于中国科学院长春光机所凝聚态物理专业,获得博士学位,2016年8月至2017年4月在英国南安普顿大学光电研究中心进行访学研究。多年来一直从事光纤激光器及放大器方面的研究工作,承担和作为主要参加人参与国家级及省部级项目三十余项,研制出1550nm、1Gb/s输出的大气激光通信用光纤激光器,研制出了连续输出功率2000W的光纤激光器,研制出MOPA结构、调Q结构脉冲光纤激光器,研制出4ps脉冲光纤激光器,发表论文四十余篇,获授权发明专利5项。

程正喜,副研究员,硕士生导师。2007年加入上海技术物理研究所硅器件研究室,目前担任室主任助理。2012年从上海技术物理研究所获得博士学位,2015-2017年在东京大学进行博士后研究。2018年入选上海浦江人才计划。主要研究硅光电探测器(APD和SPAD)和光微机电系统器件。先后完成包括总装备部预研项目、国家自然科学基金、重大技改项目和所“十三五”重点培育方向性项目等多个重要预先研究项目。

七、培训费用和报名方式咨询

请发送电子邮件至PENGLin@MEMSConsulting.com或GUOLei@MEMSConsulting.com,邮件题目格式为:报名+激光雷达技术培训课程+单位名称+人数。

前30名报名并缴费的学员将获赠一份《2019智能驾驶激光雷达行业白皮书》!学员拥有以五折价格购买《激光雷达技术及核心元器件-2019版》报告的权利。

麦姆斯咨询
联系人:彭琳
电话:17368357393
E-mail:PENGLin@MEMSConsulting.com

联系人:郭蕾
电话:13914101112
E-mail:GUOLei@MEMSConsulting.com