各有千秋的车规激光雷达背后的技术支撑(3)
据介绍,一些主机厂和Tier 1正在评估Sense的系统,预计2021年中可以上市,2024年底开始量产,估计产品成本为数百美元。
艾迈斯半导体VCSEL+SPAD组合
今年5月,长城汽车开始搭载ibeoNEXT固态激光雷达,其核心组成部分特定光源VCSEL是艾迈斯半导体的技术。128×80的VCSEL阵列(个)利用闪光平行生成垂直线扫描,由光学透镜组件调整视野和范围,最长距离250米,涵盖狭窄的12度水平视野,最宽视场为60度。
专门优化的VCSEL阵列具备出色的功率密度、转换效率和间距。通过集成功能性安全标准提供增强功能和护眼功能,实现高可靠性。VCSEL为布局设计留有极大的灵活性,包括像素大小、尺寸和间距,以及特定的可寻址功能。
据介绍,在扫描式和泛光面阵式激光雷达应用中,大功率VCSEL不易受单个发射器故障的影响,在工作温度范围内更加稳定,且易于集成。
VCSEL技术原理
艾迈斯半导体的VCSEL比其他类型光源具有特殊优势,其较窄的波长带宽(特别是温度)可在接收器处进行更有效滤波,提高信噪比。由于发射的是垂直圆柱形光束,集成到系统中更加简单。VCSEL阵列通常由50-10k单个发射器组成,与只有1-3个发射器的典型EEL(边缘发射器)相比,单个发射器故障的影响非常有限。
他承认,由于激光雷达是一项新兴技术,其成熟度、成本和体积仍有待改进,但VCSEL组合有助于客户在三个方面实现阶跃功能改进。
与其他类型激光器相比,VCSEL有许多优点:
表面发射(非边缘发射),在可寻址阵列中提供设计灵活性
解决激光波长的低温依赖性
优异的可靠性
晶圆级制造工艺
艾迈斯半导体VCSEL技术包括外延结构和芯片设计、外延生长、前端和后端处理、封装以及高级测试和模拟。
艾迈斯半导体采用dToF感测技术,利用光源和接收器进行远程目标探测和测距,计算发送和接收的光脉冲之间的时间即可得出距离。这方面与安森美半导体的方案相仿。
dToF传感器基于SPAD像素设计和具有极窄脉冲宽度的时间数字转换转换器(TDC),实时测量VCSEL发射并从物体反射的红外射线的飞行时间。低功耗飞行时间传感技术有助于主机系统精确、高速地测量距离。
dToF传感器
艾迈斯半导体还开发了一种复杂直方图数据和智能软件算法,可以使ToF传感器检测并抵消覆盖玻璃反射的影响,包括污渍引起的串扰,也可以容纳较大的气隙;可以独立于对象颜色、反射率和纹理实现精确距离检测;还可以测量视野中多个物体间的距离。
直方图架构
技术开始趋同
虽然这几家公司在激光照射模式方面各有千秋,但接收器芯片技术方面如出一辙,都采用了SPAD;安森美半导体和艾迈斯半导体都用红外技术和dToF测距;而Sense和艾迈斯半导体又不约而同采用了VCSEL;三家公司都采用面阵闪光;只有SiPM是个唯一,那就是安森美半导体。值得一提的是,安森美半导体的激光雷达探测器单点、线阵和面阵都有,客户可以各取所需。
文章来源:《小型内燃机与车辆技术》 网址: http://www.xxnrjycljs.cn/zonghexinwen/2021/0611/1015.html