世界最小尺寸、最高畫質、最長量測距離之固態LiDAR

 

刊登日期:2021/7/9
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東芝(TOSHIBA)發表開發了一組固態LiDAR用受光技術與封裝技術,不僅最長量測距離可達200公尺,並實現了世界最小尺寸與最高解析度,將可望搭載於自動駕駛車輛,或是活用於道路上的掉落物檢知、災害發生時的狀況掌握等高精度檢知用途。LiDAR以精確的3D視野,俾使車輛得以建構出詳細的周圍環境,因此是實現自動駕駛不可或缺的要角,預估2030年僅車載用途的LiDAR市場規模就可達到一年4,200萬台。

固態LiDAR​與一般機械式LiDAR的不同之處在於減少了馬達驅動設備,故可望達到小型化與低成本化。而為了解決難以兼具長距離測定與高解析度的問題,東芝在2020年7月開發了使用高感度受光元件之2次元受光裝置「矽光電倍增器(Silicon Photomultiplier; SiPM)」。此次的新技術則實現了SiPM感度提升與小型化的兩立,將固態LiDAR的性能予以進一步提升。

SiPM係由控制受光元件(Cell)的多數個電晶體​迴路所組成,東芝為了實現小型化,將電晶體迴路的核心部分予以微細化,並將新開發的絕緣溝設置於電晶體與受光元件的邊界面之間,藉此省略保護電晶體的廣大緩衝層,進而達到小型化之目的。此外,東芝利用高耐壓電晶體在受光元件與核心迴路之間設置了高耐壓部,讓高電壓可供應至受光元件,成功地提升了感度。在各項改良研發之下,SiPM相較於開發初期,尺寸縮小至4分之1,感度則提升了1.5倍。

除了採用新開發的SiPM之外,東芝以其長年累積的基板設計、模組封裝技術,實現了LiDAR模組的高密度封裝,成功地開發出容積減少至世界最小的350CC以下,且解析度較過去提高4倍的LiDAR。此外,東芝利用了自動溫度校正技術,可配合SiPM溫度,適度調整供應至受光元件的電壓,因此可不受外界溫度變化影響,穩定維持LiDAR的高性能。


資料來源: https://www.global.toshiba/jp/technology/corporate/rdc/rd/topics/21/2106-03.html
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