激光雷达公司官宣进军CPO赛道！这合理吗？

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）激光雷达和CPO，两者有什么关联？可能大家的第一反应是：光。

激光雷达是一种传感器，通过主动发射激光脉冲，计算从发射到反射回传感器的时间差，来获取目标的距离、速度等信息。而CPO是共封装光学，是一种将ASIC/GPU等算力芯片与光引擎（光电转换模块）封装在同一基板上的技术，为算力芯片带来超高带宽密度，以及更低的信号延迟和功耗。

虽然都是基于光的技术，但乍一看似乎两者很难扯上关系。

但最近，还真就有激光雷达公司跨界进入CPO赛道。激光雷达公司Aeva宣布完成一项1.15亿美元的二次增发融资，并表示计划将此次发行的净收入用于满足市场对AI基础设施以及CPO产品的需求。

也就是说，Aeva要进军CPO赛道了。

激光雷达和CPO的关系？

目前基于ToF测距的激光雷达，确实跟CPO显然没有太大的关系。但如果是用FMCW相干探测作为测距技术的话，那么情况就有很大区别了。

前面也提到，目前的激光雷达主要通过发射激光脉冲，在接触到物体后产生反射，再通过滤波，探测器接收到反射回来的信号，计算飞行时间从而估算出距离。这种测距方式也被称为ToF直接探测。

而FMCW是通过将激光作为信号波，类似于雷达，将回波信号与参考光相干，并利用混频探测技术得到频率差，间接获得光飞行时间，计算出与被测物体距离。所以FMCW也可以理解成光学的毫米波雷达。

具体而言，当激光束发射出去后，通过分光器分为两部分：一部分作为参考光，另一部分继续向前发射。然后，利用混频探测技术来测量回波信号与参考光之间的频率差，从而间接推算出与被测物体之间的距离。

得益于多普勒效应，当采用FMCW测距技术时，以激光雷达为参照物，如果被测物体正在远离激光雷达，那么反射回来的光频率会降低；如果物体正在靠近，则反射光的频率会升高。通过捕捉这种频率变化，我们可以计算出被测物体当前的速度。

同时，FMCW利用了信道复用的概念，比如不同天线按时间顺序发射，避免信号冲突；不同信号使用不同频率段，互不干扰；信号叠加但用正交编码分开。而外部干扰一般是固定频率，因此，FMCW雷达的抗干扰能力极强。


那么关键点来了，FMCW本质是一套相干通信系统。一个完整FMCW系统通常包括激光器、分光器、光耦合器、光波导、相位调制器、光开关、光学混频器等多种光学器件。为了实现小型化，就必须将复杂的相干光学系统中包含的大量高精度光学器件集成到一颗芯片上。

而FMCW需要保持稳定的相位信息，如果用光纤将这些器件进行连接，那么相位会受到温度变化而出现漂移，以及频率出现误差，从而影响测距精度。

硅光技术就能够很好地解决这个问题，将所有光路固定在晶圆上，可以带来更高的稳定性，保障测距精度的一致。

另外，目前车载激光雷达的线数越来越高，未来FMCW激光雷达也需要具备128以上的通道、甚至过千通道的大规模光路。通过硅光工艺，可以在单个PIC芯片上实现全部的光路，进一步提高集成度。

同时，激光雷达发展的目标都是取消机械结构，实现“纯固态”，当然目前也有Flash固态激光雷达的路线。但对于FMCW的技术路线来说，想要制造出固态激光雷达，光学相控阵OPA就是目前的一个重要扫描技术方向。

OPA的原理是，通过多个激光发射单元组成发射阵列，通过调节发射阵列中各个单元的相位差，来改变激光光束的发射角度，在设定方向上产生互相加强的干涉从而实现高强度的指向光束，完成扫描。

OPA 需要成百上千路独立片上移相器，通过调节各通道光相位偏转光束，完成大视场扫描；移相器、光栅光天线、分光网络只能用硅光 CMOS 微纳工艺高密度单片集成。因此，OPA必须采用硅光技术实现。

恰好FMCW同样需要硅光技术实现量产，所以我们可以看到，目前FMCW路线的厂商，几乎都是硅光工艺的玩家。

从产线、工艺的角度来看，CPO和FMCW则是互通的。在材料上，两者都基于SOI晶圆，可共用同样的硅光子代工厂的CMOS产线。光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、金属布线、晶圆清洗、晶圆测试等工序，CPO和FMCW均可通用，同一条12英寸硅光产线可以几乎无缝切换CPO和FMCW的流片，只需要调整光罩、工艺参数等。

所以此前洛微科技在公开演讲中也提到，CPO的火爆带动硅光工艺的发展，其实也变相加速了FMCW激光雷达的量产。

CPO火爆，加速FMCW激光雷达落地

Aeva其实在今年一月就已经宣布开发出一款新型的高功率半导体光放大器（SOA），并表示该放大器能够为要求苛刻的人工智能数据中心提供卓越的性能支持，同时也很适合用于CPO系统以及FMCW激光雷达应用中。

Aeva自研光放大器输出光功率可达 28 dBm 以上，在最高 50℃工作环境下，整机电源效率仍超 20%。高输出功率、高光电转换效率与优异耐高温特性相结合，能够降低整机功耗、削减系统成本，并大幅提升大型 AI 数据中心、多光束高端调频连续波激光雷达系统的运行可靠性。

这款产品的推出，实际上已经标志着Aeva的垂直整合光子平台业务版图正式延伸至传感器赛道以外，尝试在数据中心、物理AI和自动驾驶系统开辟全新市场空间。

FMCW激光雷达对硅光工艺的依赖度极高，从2018年开始，硅光工艺开始逐渐走向成熟后，市场涌现出多家FMCW激光雷达初创公司，开始关注并投入到FMCW技术的研究与开发。

但经过多年的市场洗礼，FMCW激光雷达目前仍未大规模量产，而部分海外的厂商，比如Quanergy甚至已经破产。随着这一轮CPO的热潮，带动相关硅光工艺的成熟，FMCW激光雷达也有望迎来新的机遇。

2024年6月，摩尔芯光首次在国内展示了车载FMCW激光雷达LARK，这款激光雷达参数达到了当时ToF激光雷达的主流水准，测距能力最高可达200m@10%反射率、拥有120线的垂直分辨率、视场角为120°x25°，同时整机高度仅54mm。

同期摩尔芯光还展示了两款自主设计并进行封装测试的硅光模块，其中FMCW光模块高度集成了硅光子芯片，功能电路，光电接口的一体化封装；实现了FMCW信号的多路发射和测距信号的回收；完成了高效低噪的光电信号转换。另一款全固态硅光光束扫描模块则拥有4,096 (4K) - 8,192 (8K) 天线数和120°×25°的视场角，首次实现了大规模集成光电芯片的3D混合封装。

洛微科技在去年光博会上展示了搭载自研光引擎模组的车载FMCW 4D激光雷达产品F1系列，在10%反射率下实现250m的探测距离，视场角120°×25°，最佳角分辨率为0.05°×0.1°，帧率10Hz，等效128线的硬参数。

据当时的介绍，洛微F1系列FMCW激光雷达预计SOP量产时间为2026年，预计价格在500到1000美元区间，同时256线的产品也在研发中。

小结:

激光雷达公司进军CPO的背后，是基于硅光集成技术路径的通用。在FMCW激光雷达仍未大规模产业化的当下，参与冉冉升起的CPO赛道，说不定是Aeva公司历史上的重要转折点。