IPhone激光雷达背后的技术可能很快就会应用到汽车上

在周二的iPhone12发布会上，苹果公司吹嘘其新款激光雷达传感器的功能。苹果公司表示，激光雷达将增强iPhone的摄像头，使其能够更快对焦，特别是在光线较弱的情况下。它还可能使新一代复杂的增强现实应用的创建成为可能。

周二的发布会几乎没有提供iPhone激光雷达实际工作原理的细节，但这并不是苹果第一款配备激光雷达的设备。苹果在3月份首次推出了这项技术，推出了更新后的iPad。虽然还没有人拆卸iPhone12，但我们可以从最近的iPad拆卸事件中学到很多东西。

激光雷达的工作原理是发出激光，并测量反弹需要多长时间。由于光以恒定速度传播，往返时间可以转化为精确的距离估计。在二维网格上重复此过程，结果是一个三维点云，显示房间、街道或其他位置周围对象的位置。

System Plus Consulting 6月份的一项分析发现，iPad的激光雷达使用Lumentum制造的垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列发出光。然后，它使用索尼提供的称为单光子雪崩二极管(SPAD)的传感器阵列来检测返回的闪光。我将在下一节解释这些是什么。

我发现苹果的声明特别有趣，因为我一直在写一篇报道，内容是一些公司正在使用相同的技术组合--VCSEL激光器和SPAD探测器--为汽车市场制造更强大的激光雷达。VCSEL和SPAD的一大卖点是它们可以用传统的半导体制造技术制造出来。因此，他们从半导体行业的巨大规模经济中受益。随着基于VCSEL的传感器变得越来越普遍，它们可能会稳步变得更便宜、更好。

其中两家致力于基于VCSEL的高端激光雷达的公司-OUSTER和IBEO-已经在拥挤的激光雷达业务中获得了比大多数公司更大的吸引力。苹果决定采用这项技术，其他智能手机厂商也有可能追随苹果的脚步，这将为它们在未来几年提供良好的发展契机。

第一个三维激光雷达传感器是Velodyne在十多年前推出的。旋转装置的价格约为7.5万美元，比智能手机大得多。苹果需要让激光雷达传感器从根本上更便宜、更小，才能在每部iPhone中安装一个，而VCSEL帮助公司做到了这一点。

什么是VCSEL？如果你正在用传统的半导体制造技术制造激光器，你有两个基本的选择。您可以制造从晶片侧面发射光线的激光器(称为边缘发射激光器)或从顶部发射光线的激光器(垂直腔面发射激光器，或VCSEL)。

传统上，边缘发射激光器的功率更大。从光学鼠标到光学网络设备，VCSEL已经使用了几十年。它们传统上被认为不适合需要大量光线的高端应用，但随着技术的成熟，VCSEL已经变得更加强大。

制造边缘发射激光器通常需要切割晶片以暴露发射器。这增加了制造过程的成本和复杂性，并限制了在一个晶片上可以制造的激光器的数量。相比之下，VCSEL垂直于晶片发光，因此它们不需要单独切割或封装。这意味着一块硅芯片可以容纳几十个、数百个甚至数千个VCSEL。原则上，一个拥有数千个VCSEL的芯片在大规模生产时的成本应该不会超过几美元。