科技日报【专题报道】亟待攻克的核心技术(6-10)

2018年7月6日08:21:11科技日报【专题报道】亟待攻克的核心技术(6-10)已关闭评论 316 views

科技日报【专题报道】亟待攻克的核心技术(6-10)

未来可卷曲、如纸一样轻薄的各类终端屏幕主要选材是OLED(有机发光二极管),OLED生产过程最重要的一环就是“蒸”,工艺难度极高。

真空蒸镀机就如同OLED面板制程的“心脏”,被日本Canon Tokki独占高端市场,说其掌握着OLED产业的咽喉也不过分,业界对它的年产量预测通常在几台到十几台之间。有钱也买不到,说的就是它。

可惜,目前我国还没有生产蒸镀机的企业,在这个领域我们没什么发言权。

这台设备就如同生产OLED面板的“入场券”

买到Canon Tokki的设备就如同得到了一张生产OLED面板的“入场券”,Canon Tokki在业内的名声很像顶级光刻机企业ASML,神一样的存在。

仅有300多名员工,却基本垄断了全球真空蒸镀机的供应,每台报价过亿美元,仍然一机难求,排队等货因此成为常态。

据说京东方6代柔性OLED生产线能够提前量产的重要前提就是,拿到了Canon Tokki的真空蒸镀机。三星之所以能垄断中小尺寸OLED的生产和供货,也是因为有了Canon Tokki的助攻。

蒸镀设备厂商不止一家,Canon Tokki为什么一机难求?因为它量产稳定与技术成熟的优势无人可比。

买到Canon Tokki的设备就能有良品率吗?不然。

中粤金桥投资合伙人罗浩元对科技日报记者说:“蒸镀设备虽然是OLED生产中的关键环节,但一条生产线要实现批量化、高品质的生产,要对整个生产链进行科学管理及整合,确保每一道工序可控、可靠。但是,没有真空蒸镀设备,以上无从谈起。”

Canon Tokki能把蒸镀误差控制在5微米以内

蒸镀是OLED制造工艺的关键,直接影响着OLED屏幕显示,蒸镀机的工作就是把OLED有机发光材料精准、均匀、可控地蒸镀到基板上。

OLED显示面板中大量应用的有机材料极易受到氧气和水的影响,有机材料间也很容易造成污染,因此,面板的蒸镀一般都是在真空环境下且相互独立进行。

通过电流加热,电子束轰击加热和激光加热等方法,使被蒸材料蒸发成原子或分子,它们即以较大的自由程作直线运动,碰撞基片表面而凝结,形成薄膜,这个过程就是真空蒸镀。

“通俗地说,OLED屏幕每个像素都是蒸上去的,除了发光材料,金属电极等也是这样蒸上去的,实际操作非常复杂。

Canon Tokki能把有机发光材料蒸镀到基板上的误差控制在5微米内,这是什么概念?1微米相当于头发直径的1%。”罗浩元说,“没有其他公司的蒸镀机能达到这个精准度。”

潜心于一个领域20余年,让Canon Tokki拥有不少专利,比如,它很早就将机器视觉应用在设备上。生产环节中,对准玻璃基板和用作像素模板的细金属网难度很大,利用摄像头追踪,Canon Tokki可将误差范围缩小到人体红细胞大小。

这是一场多维度、立体化的综合性突破

就如中国科学院院士、中国科学院物理研究所欧阳钟灿教授所说,中国平板显示全球第一,但大而不强。我国OLED企业主要聚集在产业链中下游的面板和手机等显示终端产品应用领域,上游核心生产设备完全依靠进口。

当年三星从全球40多家蒸镀机业者选到今天最牛的Canon Tokki,在OLED产业蛰伏期,Tokki遭逢破产危机时,依然全力扶持,这种患难情谊让三星一度独家拿下Canon Tokki的全部产量。

电子创新网创始人、半导体技术专家张国斌对科技日报记者说:“虽然离了Canon Tokki三星也可能玩不转,但三星对产业趋势和技术的判断、把握值得我们反省。”

罗浩元比较认同张国斌的观点:“具体到真空蒸镀机这种卡住产业咽喉的核心装备,能不能追,怎么追,从上到下都很迷茫。我国目前的OLED产业布局和推进方式可以让我们短期内形成产业规模,却无法实现高端设备的自主研发、装备能力。这个问题不解决,别说真空蒸镀机,其他OLED装备的突破也将是空谈。”

中国电子材料行业协会常务副秘书长袁桐认为,材料或设备并不是单一的产品,它牵涉到面板系统性的工艺和技术,如果只凭配套企业一己之力,可能只能实现某一种材料或设备的国产化替代。罗浩元说:“这是一场多维度、立体化的综合性突破。”

OLED的生产难度在精密制造,精密制造的技术壁垒在精密设备。国内OLED大型生产线装备虽仍一片空白,但OLED科研型蒸镀设备已达国际水平,中试型生产装备已成功研发。“虽然距离摆脱‘真空’有点远,但好歹上路了。”罗浩元说。

“真空蒸镀机等核心设备的缺失,反映出我国基础研究、精密加工、自动化控制等多领域的短板。”罗浩元说,“虽然很难,但一代人有一代人的任务,希望我们这一代能生产出真空蒸镀机。”

(科技日报北京4月25日电)

  • 7、射频器件:仰给于人的手机尴尬

手机的射频器件,好比部队的无线电兵,通信全靠它。

中国是世界最大的手机生产国,但造不了高端的手机射频器件。这需要材料、工艺和设计经验的踏实积累。

高端射频芯片缺少国货

一块手机的主板上,1/3的空间是射频电路。

声音要传到千里之外,得先转化成高频的射电波。信息编码成一秒钟几十亿波峰的正弦电波,对方手机接收和还原,纹丝不乱。这就是射频器件的本事。射频器件的核心部件是功率放大器芯片,也叫射频芯片,4G手机一般会用4到5颗。

“我们好比是修高速公路的,路修得越宽、越平直,车跑得越多、越快。”专业设计射频芯片的Vanchip公司工程师王利明说。

“手机发展趋势是更轻薄,功耗更小,频段更多,带宽更大,这就向射频芯片提出了挑战。”王利明说,“射频芯片将数字信号转化成电磁波,4G手机要支持十几个频段,信息带宽几十兆。信号不能受干扰,这很难。”

2018年,射频芯片市场150亿美元;高端市场基本没有国货,被Skyworks、Qorvo和 博通3家垄断,高通也占一席之地。

“多年以来,这几家的产品已经很有口碑,性能很稳定。所以大手机公司比如苹果、华为和三星等等,基本都用它们的。”王利明说。

国货的买家多为小品牌手机,且国货多为2G、3G芯片;4G射频芯片基本都是洋货。

射频芯片的电路设计是玄妙的艺术

高频电波的信号很脆弱,在复杂的电磁环境里,保持信号的清晰稳定,有赖于各环节的抗干扰性。设计这种电路,是一门尚未完全找到规律的艺术。

比如说,有瑕疵的射频芯片像扩音喇叭一样,会发出尖利的无用信号。排查故障是非常麻烦的。

射频电路怕噪声干扰,但引入噪声的可能性太多了——电源、邻近电路、耦合、发热、自身元件……

不合理的建模,生产出来的电路,一个和另一个的效果天差地别。

而从图纸变为实际电路,更需要设计师的丰富经验。何种布局,如何抵消各元件的不良影响,兼容不理想的元件,设计师都要有办法。引入新元件,小了不起作用,大了又产生新的干扰。元件用多了,功耗又会增大……

设计师在考虑“要不要给反馈环串联一个小电阻来缓冲?”“是否改一下地线引脚以屏蔽噪声?”这类问题时,往往没有现成答案,靠经验和试错。试探着稳定电路,好像把鸡蛋立在鸭蛋上,常凭感觉。

射频芯片属于模拟电路,跟处理“1”和“0”的数字电路不同。数字电路设计类似于编程,有成熟的模块和自动化工具;而设计模拟电路,要面对的是复杂未知的自然世界。

电子创新网创始人张国斌说:“数字电路领域更多需要市场反应速度,国内有不少做得好的公司,但设计和生产射频器件,需要各种基础科学知识,经验积累和制造是关键,‘弯道超车’几乎不可能。”

小小滤波器,中国造不好

射频器件的另一个关键元件——滤波器,国内外差距更大。手机使用的高端滤波器,几十亿美元的市场,完全归属Qorvo等国外射频器件巨头。

滤波器可去除目标频段以外的信号,是很基础的电路器件。4G手机用的是更精准和昂贵的滤波器,一台手机要装10来个。这种高端滤波器基于压电效应原理,引入声波来工作;它的基底和涂层采用一些新材料(其中一些用在最好的军用雷达上),加工精度要很高,涉及到薄膜沉积和微机械工艺。

滤波器频段边缘越“陡峭”,越能避免邻近频段的信号干扰。“比如带通滤波器就像一扇门,高端产品的门框可以很好,将杂乱信号滤得很干净。”张国斌说,“在性能指标上如中心频率、截止频率、线性度、灵敏度等方面我们比别人落后,一时还赶不上去。”

基础元器件的差距不止这一个。张国斌举了个例子:射频电路都有振荡器,它需要一个高精度晶体振荡器,高频信号需要倍频信号,若晶体振荡器的频率精度不够,则多次倍增后信号就会差到不能用。而最精准的晶体振荡器,多数产自海外。

材料是绕不过去的坎

所有的高端元件,都与高性能材料有关。

张国斌说,射频电路需要高电子迁移率,这方面砷化镓和硅锗等化合物半导体表现要比硅材料好很多。虽然我们国家在上世纪60年代就开始了化合物半导体基础材料研发,但商业化上材料的一致性、电性能均匀性还不理想,这方面有很多核心知识需要自己去摸索,是我们的短板。

“比如半导体材料的掺杂比例不同,性能差别很大。就好像做蛋糕放鸡蛋,鸡蛋的比例决定蛋糕松软程度。该放多少?别人不告诉你。你也不可能凭着撞大运就成功。”

张国斌说,半导体材料的实验,周期很长,不是一两年就能做出成绩。“我国在这方面有不少学校在研究,做得也不错,但有些材料量产化还不行。”

另外,高端射频器件使用新材料,也需要设计者熟悉相应的特殊工艺和封装。没有创新的工艺,即使采用新材料,良品率也会差得多。

因此,国内的射频芯片设计公司都是找代工厂。而国外几家巨头都有自己的晶圆厂,不会把看家的秘密拿到别人的工厂。(科技日报北京5月6日电)

  • 8、“靶点”难寻,国产创新药很迷惘

iCLIP技术的发明,让人们抛弃精密的观测仪器,也能确定RNA(核糖核酸)和蛋白质在哪个位置“交汇”,甚至可以读出位点“密码”。

生物学者习惯将iCLIP这个词拆解为3部分,i:单点,就像捋着一条绳子,看它上面哪里打了个结,哪里挂了“灯笼”;CL:交联,通过紫外照射等方法让细胞内RNA和蛋白质的关系好成“老铁”,扯也扯不断;IP:沉淀,把“老铁们”从细胞里“薅”出来,有目的地处理。

iCLIP技术难,犹如万千人海中找一个人,要从几十亿个碱基对找到一个或几个确定的结合点,精确度可想而知。自2010年该技术在《细胞》上首发,近几年已逐渐成为相关领域论文登上CNS(《细胞》《自然》《科学》)顶级刊物的“标配”实验技术,国内实验室却极少有成熟经验。

有文章报道,国外研究团队已在RNA操控中展开“技术竞赛”,研究论文以几个月为周期轮番在CNS上演。越来越多证据显示,非编码RNA同样控制着生命活动,RNA上大量未被发现的作用位点,可能是创新药的潜在靶点,iCLIP是发现潜在靶点的“利器”之一。

条件摸索耗时耗力耗感情

“条件的摸索纯粹是体力活。”一位熟悉该技术的研究人员表示,虽然实验技术无需购买、不受专利限制、能够从期刊文献中学来,但从国外期刊中检索到的技术路线完全无法照搬,不同种类细胞(淋巴细胞、巨噬细胞等)需要一整套完全不同的技术体系。

以IP那部分“免疫共沉淀”为例,要想“薅”对“老铁”,必须要选择正确的抗体,进行正确的抗原抗体反应。进行细胞培养、裂解等多步实验之后,研究人员才能知道抗体对不对,科研团队通常会从多家公司购买抗体,同时从公司定制,多条腿走路,否则浪费时间和情感。

普遍认为,实验室如果没有对某一个蛋白的抗原抗体反应的经验积累,不熟悉几个靠谱的抗体生产公司,那是不敢贸然尝试“薅”这一步的。“很费时间,抗体是特异性的,3—6个月才能生产出来,也很费钱,一小管抗体好几千元。”该研究人员说。

裂解液浓度、RNA酶的确定完全是基础化学实验的方法,“扫荡式”的排查之后才能够确定合适的浓度和种类。加“陡”了,很可能什么都得不到,加少了,又会留下很多杂质,摸索就是在“不漏网一个”和“不错杀一千”中寻求平衡点。

“RNA比DNA脆弱。”清华大学生命科学院教授杨茂君说,因此对反应条件的控制相当苛刻,容错度较低。

“摸条件很枯燥,是体力活,要不断重复,要耐得住寂寞。”一位完成iCLIP实验流程的研究人员回应,有很多实验室来交流,也提出要借仪器,还抄走了整个流程,但是全部没了下文。“这个技术,不下定决心去做,是很难顺利地走下来的。”

小小接头成了CNS论文的“拦路虎”

核酸接头是整个iCLIP实验中最核心的关键物质之一。它能够引导DNA(与RNA对应)富集从头开始,把特定序列变多并被探测到,最终“捞出海面”,这就好比放出个“信号智能追踪器”,精确匹配、忠诚锚定序列末端是对它的基本要求。

国内的方法是设计随机引物,广撒薄收,总会撞上某一段。但随机引物接不上RNA和蛋白质结合的位点,必须特别设计从头开始的接头合成对应的DNA链,把RNA“拓印”下来,进行测序。

“特别设计”在某些实验中体现为预腺苷化、磷酸化的处理,但在国内买不到此类“接头”。事实上,在拥有雄厚技术实力、大量知识产权的大公司的国家,基因测序公司提供包括接头合成在内的服务,国内却找不到。

“我们之前也没下决心一定要做iCLIP。”该研究人员说,但是有篇论文投稿了《自然》,审稿人要求完成iCLIP,当时实验室决定补充其他内容改投《细胞》,换了个期刊,审稿人仍然要求完成iCLIP。最终,实验室不得不从国外买来引物,完成本该是产业的部分工作,满足了审稿人的要求。

小试剂,折射化学工业差距

这不是“小试剂”第一次卡住中国生物产业的脖子。

多年前,我国某基因测序企业购买Illumina公司生产的基因测序仪,由于Illumina公司突然对匹配的易耗品“试剂盒”提价,给企业经营造成巨大影响。该企业最终下定决心砸巨资购买另一家掌握核心技术的国外制造企业,最终有了中国自己的基因测序仪。

不只接头,用化学方法在RNA某个核苷酸的第6个位点上,直接连接上一个分子基团,这种“指哪打哪”的精细活,国内的生物公司基本还没涉足。

“这些应用技术都建立在基础研究之上。”中美冠科生物技术公司毛冠平博士认为,理论基础研究比想象中更重要。化学是生物的基础,但由于行业的“老旧”,精密化学合成的底子被扔下了多年,生命科学研究中的多种试剂盒也是国外产品比国内产品的口碑好。

“我国的创新药真要有突破,就要从靶点做起。”中科院院士、四川大学教授魏于全认为,要做创新药,发现新靶点的基础研究必不可少,而这类论文无疑应有实力见诸CNS顶级刊物。

化学药新药的药效原理目前是对体内某一关键蛋白质作用位点的“钳制”或者“激活”。抛开后续的临床安全评价不谈,单从有效性上看,高水平的、能够精确到作用位点的研究不可或缺。魏于全感到紧迫:“别人把靶点都发现了,又有技术,怎么可能做不出来新药。如果用别人的靶点,做出来的药也很难是新药。”

无论新药创制有没有“新蓝海”,仍在于精确位点上的较量。

(科技日报北京5月7日电)

  • 9、“命门火衰”,重型燃气轮机的叶片之殇

重型燃气轮机(以下简称重燃),名副其实的大国重器。作为迄今为止热/功转换效率最高的动力机械,广泛应用于机械驱动(如舰船、火车)和大型电站。我国现已具备轻型燃机(功率5万千瓦以下)自主化能力;但重燃(功率5万千瓦以上)仍基本依赖引进。据悉,重燃发电机组目前占全国发电装机总量的3%左右,虽不是一大块,却是不可或缺的一块——启停快捷、热效率更高、污染更少的燃机机组,作为大电网调峰容量的最佳选择,在国家能源安全中扮演着无可替代的全局性角色。没有自主化能力,意味着我国能源安全的重要一环,仍然受制于人,存在被“卡脖子”的风险。

极致技术:对质量和性能近乎变态的追求

把熔化的液态金属浇入模具,等它凝固;在显微镜下看其金相,会呈现形似“干裂农田”状的缝隙,专业术语称之为“晶界”。

“晶界是金属的薄弱环节。”国家科技重大专项“重型燃气轮机”技术负责人表示。为提高金属材料在高温下的强度,就要想办法消除晶界。

这是一个极其复杂、漫长的过程,包括精确的温度控制,以及精密铸造、定向/拉单晶等工艺。其核心部件的毛坯“都是来自国外”;核心设备单晶炉,也须从国外进口。

该技术负责人解释,作为一种旋转叶轮式热力发动机,燃气轮机的叶片是最重要的核心部件之一。它要在1400℃—1600℃的高温下长期稳定地工作,目前没有任何金属可以做到。怎么办?

极限工况催生出极致技术,一种对质量和性能疯狂到近乎变态的追求。除了消除晶界、提高所用材料本身的强度之外,“只有靠冷却”:叶片是中空的,以便通冷却空气;表面有陶瓷涂层、冷却气膜,使它跟高温燃气隔离,等等。

更关键一点,在以上复杂流程的所有环节,任何一项技术参数都不能有丝毫偏差,“这是它跟常规制造流程最大的不同”。他强调,常规制造中还有一个安全系数,即一定的容错裕量;而“极限制造完全是另一概念”:叶片是空心的、又很薄,除了精铸,目前没有其他工艺手段可以做出来,未来3D打印能不能解决还不清楚;铸造过程中,材料的夹渣、裂纹、疏松、气孔以及变形等,都会影响叶片的强度和性能。因为“它本身是不可能的,要靠好多极限手段硬让它变得可能”,所有技术必须做到极致。所以,一就是一,二就是二,偏差根本不能容忍、不被允许。

体系差距:即使有钱也不知从哪下手

美国GE公司高层曾声称,要买重燃成套技术,除非买下整个GE。

“重型燃气轮机”重大专项总设计师顾春伟教授和上述技术负责人都谈到,国际上大的重燃厂家,主要就是美国GE、日本三菱、德国西门子、意大利安萨尔多4家,与国内三大动力合作的也是这4家。但他们都附带苛刻条件:首先,设计技术不转让;其次,核心的热端部件制造技术也不转让,仅以许可证方式许可本土制造非核心部件。

这两条注定了,没有自主设计能力,我们需要什么样的重燃、能要到什么样的重燃,只能听从人家的意志。核心制造技术不转让,国内上了那么多重燃发电机组,设备运维、备件提供完全受制于人,长期安全稳定运行堪忧;本土制造的许可证又都有期限,到期之后能否付钱再延,还须看他人眼色。所谓“卡脖子”,莫此为甚。

跨国公司秘不示人、惜之如命的设计技术,是真正的核心技术。顾春伟表示,重燃三大部件(压气机、燃烧室、燃气透平)的设计都是难上加难,因为它们需要“大量基础研究支撑”和“长期试验验证及经验积累”,没有长期积累,“即使有钱你也不知从哪儿下手”。

仍以叶片为例。即使分毫不差做足各种极致功课,叶片材料仍是有寿命期限的:重燃叶片,寿命在5万小时、3万小时不等,到期必须报废。

怎么证明5万小时安全运行没问题?极限工况下、5万小时连续不断的材料试验必不可少。试想,一年8000多小时,5万小时要做将近6年,“这还只是做一轮配方、一轮工艺所需时间”,所以“一个人一辈子都做不了几个母合金”。它意味着巨量的投资、巨量的耗时和巨量的数据采集,而且每一步都必须亲历亲为,否则就“不知其所以然”。

“尽早建立起我国完整的设计体系、试验验证体系,才是重燃自主化的关键所在”,中国联合重型燃气轮机技术有限公司负责人如是说。

三位一体:工匠的经验仍不可或缺

叶片精铸过程中,“拉单晶”工艺很有画面感。

上述技术负责人介绍,一般的铸造,是把金属液浇入模坑、自然冷却,出来的产品是多晶体,就会有晶界。而透平叶片单晶/定向铸造,“是在底下选一个晶体,让它慢慢往上走;上面保持高温,还是液体;然后这个界面一点点往上冷却,所以凝固时间特别长”。

顾春伟称之为“多物理场耦合”,即制造流程中,每一环节涉及各种细节的工艺控制,这种控制又受到各种物理条件的影响,比如湿度、温度、速度等控制下的成型,“每一步都是工匠、工艺、设备的‘三位一体’”。

三位一体中,设备当然必不可少,“先进单晶炉须从德国进口,国产的目前仍不完善。但光强调设备也不行”。单晶制造过程中,涉及多个环节、多位顶尖高手,每人各管一段;每人都身怀绝技,相互不可替代。包括所有的参数控制、补偿等,既靠数据标准,更有“手上的功夫”,也就是经验积累。因为“多物理场耦合”中,没有一把尺子可以包打天下。这是基于大数据的3D打印仍无法终结工匠的道理,也是我国高端制造流程中目前最紧缺的一环。

(科技日报北京5月8日电)

  • 10、激光雷达昏聩,让自动驾驶很纠结

人靠眼睛看路,无人车也是。激光雷达就是无人车的“眼睛”。

伴随自动驾驶的落地,原来主要用于三维扫描的激光雷达,成为自动驾驶汽车的必备,甚至决定着自动驾驶行业的进化水平。但在这个切中行业要害的领域,国货几乎没有话语权。

激光雷达不可取代

激光雷达是个传感器,自带光源,主动发出激光,感知周围环境,像蝙蝠通过超声波定位一样。

按照自动驾驶L1—L5的等级划分,L3及以下属辅助驾驶或低级别自动驾驶,L4、L5才算得上高级别自动驾驶甚至无人驾驶。目前的自动驾驶都处于L3以下阶段,毫米波雷达甚至摄像头都能够满足汽车的视觉需求,特斯拉就应用了前者。但要想发展到高级别自动驾驶阶段,受测距、分辨率、精度、信息全面性的影响,激光雷达不可替代。

激光雷达可以精准测距:通过获取激光打在物体上并返回接收器的时间,乘以光速即可获得。由于打出的每一束光都带有相对位置信息,激光雷达可以利用算法实时生成汽车周围环境的高清数字地图,进行目标跟踪和识别。国内主流激光雷达企业北科天绘总经理张智武向科技日报记者介绍,激光雷达的扫描精度高、没有畸变,毫米波雷达只知道前方有障碍物,并不能准确描述大小和形状。

激光数据是矢量数据,计算机可以分类、提取、处理,自动辨别车道线、挡车柱、交通标识牌、树木等,这也是其他传感器做不到的。

激光雷达常以线数区分,并通常设计为2的指数级,如4线、8线、16线、32线、64线及问世不久的128线顶级测试产品。线数是指激光发射光源数,16线产品有16个光源,以此类推。目前能上路的自动驾驶汽车中,凡涉及激光雷达者,使用的几乎都是美国Velodyne的产品。这家公司成立于1983年,位于硅谷,其激光雷达产品是行业标配,占八成以上市场份额。

“芯片化”才能瘦身降价

线数决定激光雷达的分辨率。激光雷达以旋转扫描的方式工作,一个光源扫一圈,得到一条360度的水平环形视线,这也是为什么无人车顶的“大花盆”都要不停旋转。光源越多,视线越密集,实时地图的分辨率越高。张智武以素描类比:素描由线条构成,线条越密,画越清晰。

最早的国产16线产品于2016年推出,目前最高40线。

制造多线数激光雷达,国内厂商普遍面临工艺繁琐的问题。以传统方式增加激光雷达线数就像拼接越来越宽的暖气片,造成产品体积成倍放大,同时极大增加量产难度。据激光雷达企业饮冰科技CEO金元浩介绍:“现有工艺条件下,提高线数需要增加印制电路板的数量,激光雷达的体积也会随之大幅增加。尺度和集成度必须兼顾。”

国外厂商之所以能做出64甚至128线的激光雷达,内部元件的芯片化起到决定作用:缩减激光雷达的体积、减少散热、有助于量产。

这需要容量大、传输速度快、信息处理高效的专用芯片。目前国内激光雷达企业一般购买德国osram发射器。对此,国内智能汽车研究专家黄武陵强调“核心芯片,尤其是发射器和探测器,国产化程度、抗干扰等方面需要提高”。

不同于手机芯片,接收芯片不追求单位面积晶体管数量最多,但对分辨率有更高要求。原来需求少,一年几万片,这两年风口突然转向高分辨率的高质量传感器,接收芯片生产工艺不成熟,技术能力不足。“激光信号的接收对集成度要求很高,原来做1×1的单点传感器,现在汽车对分辨率要求高,要1064×768。”金元浩说。按自主工艺生产这个分辨率的产品,与半块汽车前挡风玻璃大小相当,用起来不现实。因此,国货正在从分辨率没那么高的芯片起步追赶。

自主研发 备战量产市场

国内有研究所、激光雷达厂商正在自主研发发射芯片和接收芯片,但都处在初级阶段,产品尚未定型。“车载激光雷达是小众行业,近几年随着国内L2级自动驾驶的发展才有市场,行业技术储备不够,人力投入不足。”金元浩说。他所在的公司就在做16线激光雷达的发射芯片,但也是用低价产品抢占市场份额。

线数相同,不同产品的效果也不尽相同。据金元浩介绍,精度、稳定性、分辨率等参数与主流产品还有差异。尤其国产激光雷达的稳定性相对不足,汽车行业又对安全性要求极高,测试时间长,本来不大的市场,更难觅国货踪迹。

激光雷达贵,一在必需,二在紧俏。这是一个完全意义上的卖方市场。Velodyne 16线产品年初价格减半后仍达4000美元,百度智能车搭载的64线产品(也是目前市场适用的最高级)约8万美元,比一般汽车都贵。价格是无人车量产和商业化的拦路虎。

正因如此,国产激光雷达才要攻关。据张智武介绍,北科天绘的16线产品去年卖价5万元人民币,今年不到3万元,和Velodyne 16线的折扣相当,“一旦做出来,售价就腰斩”。议价空间之外,自动驾驶一旦从测试走到量产,激光雷达市场巨大,国货不能拱手让人。

新的技术方案也在出现,“激光雷达正往固态化方向发展,国内厂商需要抓住新的方向,与国外同行同步发展。”黄武陵说。相对于传统的360度机械旋转激光雷达,固态激光雷达基于电子部件进行数据读写,去除了机械旋转部件,是革命性技术。这条新赛道上,国内厂商可与国外同行站上同一起跑线。

(科技日报北京5月9日电)

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