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平板电脑,苹果手机|成本曾高达 7 万多美元的 LiDAR，苹果是怎么引进到 iPhone 的？

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平板电脑,苹果手机|成本曾高达 7 万多美元的 LiDAR，苹果是怎么引进到 iPhone 的？
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划重点：
苹果的激光雷达采用了Lumentum的VCSEL和索尼的SPAD
VCSEL帮助苹果极大地简化了激光雷达
功能更强大的激光雷达也用了VCSEL和SPAD
激光雷达即将打入汽车市场
在最近的iPhone 12发布会上 ， 苹果高调展示了自己的新型激光雷达传感器的能力 。苹果表示 ， 通过实现更快速的对焦 ， 尤其是在弱光条件下的聚焦 ， 激光雷达可以增强iPhone相机的能力 。而且这还可以让新一代更加复杂的增强现实app的开发成为可能 。
关于iPhone配置的激光雷达 ， 苹果最近在发布会上几乎没有提供有关其实际工作原理的任何详细信息 ， 但这其实并不是苹果推出的第一款带有激光雷达的设备 。苹果公司曾在今年三月在更新版的iPad上首次引入了这项技术 。尽管还没有人拆解过iPhone 12 ， 但我们可以从最近对iPad拆解中了解到很多东西 。
激光雷达的工作原理是发射激光束然后测量反射回来所需的时间 。因为光总是以恒定的速度传播的 ， 所以其往返时间可以转换为精确的距离估计 。如果在二维的网格上重复这一过程的话 ， 其结果就是一个三维个“点云” ， 可以展示对象在房间、街道或其他空间的相对位置 。
System Plus Consulting在今年6月的一项分析中发现 ， iPad的激光雷达其实用的是Lumentum制造的一系列垂直腔面发射激光器（VCSEL）来发射光束 。然后 ， 再利用Sony提供的所谓单光子雪崩二极管（SPAD）的一组传感器来检测返回的光束 。我会在下一章节解释这些东西是什么 。
我发现苹果的公告特别有趣 ， 因为我一直在写的一篇文章讲到的其实是一样的技术组合（VCSEL激光+SPAD探测器） ， 只不过那些公司开发的激光雷达是针对汽车市场的 ， 功能更加强大 。VCSEL和SPAD的一大卖点是可以利用常规的半导体制造技术来制造 。其结果是 ， 两者均可受益于半导体行业庞大的规模经济 。随着基于VCSEL的传感器变得越来越普遍 ， 这些传感器可能也会慢慢变得越来越便宜 ， 越来越好 。
在从事VCSEL型激光雷达公司里面 ， 有两家做高端的公司（Ouster和Ibeo）已经在拥挤的激光雷达市场当中脱颖而出 ， 展现出更大的发展势头 。苹果做出采用该技术的决策 ， 以及其他智能手机厂商也许会效仿苹果的可能性 ， 会在未来几年为这项技术提供良好的发展动力 。VCSEL帮助苹果极大地简化了激光雷达
平板电脑,苹果手机|成本曾高达 7 万多美元的 LiDAR，苹果是怎么引进到 iPhone 的？
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Velodyne早期的64线激光雷达是激光雷达的先驱 。
Velodyne在十多年前推出了首个三维的激光雷达传感器 。这个自旋的部件成本大约需要75000美元 ， 远远超过了一部智能手机的价格 。苹果必须让激光雷达传感器价格低得多 ， 尺寸小得多 ， 才能让每部iPhone都能配置一个这样的东西 ， VCSEL帮助该公司做到了这一点 。
那么 ， 什么是VCSEL？如果要用常规的半导体制造技术来制造激光器的话 ， 你有两个基本选择 。一是可以制造一种将光从晶片侧面发射出去的激光器（称为边缘发射激光器） ， 也可以从顶部发射出去（垂直腔表面发射激光器或VCSEL） 。
传统上 ， 边缘发射激光器一直是更强大的那个 。从光学鼠标到光学网络设备 ， VCSEL已经用了数十年 。传统上VCSEL并不适合需要发射大量光线的高端应用 ， 但是随着技术走向成熟 ， VCSEL也开始变得越来越强大 。
制造边缘发射激光器一般需要对晶圆进行切割 ， 把发射器暴露出来 。但这增加了制造过程的成本和复杂性 ， 并且限制了可以在一片晶圆上制造的激光器的数量 。相比之下 ， VCSEL的发射光是垂直于晶片的 ， 所以不需要一个个地切割或封装 。这意味着单个硅芯片可以容纳数十个 ， 数百个甚至数千个VCSEL 。从原则上来说 ， 在大规模生产的时候 ， 有数千个VCSEL的芯片的成本不应超过几美元 。


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