西安电子科技大学dToF SPAD激光雷达传感器芯片取得突破进展

dToF单光子雪崩二极管（SPAD）传感器技术是未来实现激光雷达（LiDAR）小型化、低成本、可量产的核心技术，其对光子飞行时间进行直接测量，进而转换成光子飞行距离。相比于iToF，dToF主要通过像素的脉冲输出直接进行简单的模数转换就可以得到反射回传感器的光子时间和数量，减少了功耗和运算量；并且通过调整脉冲频率和能量，可以达到比iToF更远的测量范围。dToF SPAD技术将会成为未来3D探测的主流技术，成为智能化无人系统的眼睛。

针对国家重大工程、航空航天、无人系统、消费电子等应用对远距离三维感知的需求，西安电子科技大学朱樟明、杨银堂教授研究团队发布了dToF SPAD激光雷达传感器芯片，单芯片上集成了核心感光器件SPAD 整理及精准测距电路、多种测距精度优化和抗背景光干扰算法等功能，具有32×32×4分辨率、超30fps的刷新率，在200mW功耗下可以实现12-15米的远距离高精度探测，是目前报道中最远的dToF SPAD探测距离。

该dToF SPAD激光雷达传感器芯片由刘马良教授负责，西安电子科技大学和宁波芯辉科技有限公司联合研制，是国内首个没有国外相关人员参与的情形下，实现了dToF SPAD激光雷达传感器的全流程突破。

当前严峻的国际局势对芯片全流程国产化提出了更高的要求，西安电子科技大学杨银堂、朱樟明教授团队始终坚持立足国内自主可控，面向国家重大工程、重点行业应用需求，团队在模拟和模拟信号集成电路方向取得了系统性的创新成果，获得了2019年国家技术发明二等奖和2016年国家技术进步二等奖。

团队已经掌握了全集成线性模式和单光子模式激光雷达的传感器、混合信号电路、系统架构、定制化工艺等全流程核心关键技术，在dToF SPAD、Si-PM、高动态TIA等方面处于业界领先位置，并在IEEE TCAS-I、IEEE TCAS-II、IEEE Sensors J、IEEE TI&M等期刊发表了10多篇激光雷达传感器论文，是近年来国际上发表激光雷达IEEE期刊论文最多的团队。

团队技术负责人刘马良教授介绍：“整个dToF SPAD激光雷达传感器芯片立足国内自主可控工艺、团队主要成员均由国内的博士和硕士构成，团队从2014年就开始专注于芯片化激光雷达技术的研究，现在团队已经掌握整个芯片化激光雷达全流程核心技术，能够根据系统需求，结合芯片设计，全定制化面阵激光雷达芯片，技术水平完全不输于国外最先进水平。2020年第四季度，还将推出QVGA分辨率的dToF SPAD激光雷达传感器芯片。未来将向市场提供包括传感器芯片、激光器驱动芯片、自动化标定系统及三维图像算法的一站式解决方案。”

高性能全集成激光雷达芯片获得了2017年第三届全国“互联网+”大赛金奖、2019年陕西省科技工作者创新创业大赛金奖，已经孵化了宁波芯辉科技有限公司，并获得了千万级天使投资。