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With the R&D of vehicle Lidar and consumer Lidar, ABAX SENSING is dedicated to exploring the future of optical 3D modeling sensor

Time:2021-04-01 Reading times:2060

芯片的国产替代可以带来短期利好,但就长线发展而言,研发掌握核心技术、摆脱技术跟随者角色,是国内芯片厂商的必由之路

 

2016年被誉为车载激光雷达元年,相比于超声波雷达、毫米波雷达和摄像头,激光雷达兼具测距远、角度分辨率优、受环境光照影响小等优势,且无需深度学习算法,可直接获得物体的距离和方位信息。


固态激光雷达被业内普遍认为是实现高级别自动驾驶的核心传感器,国内外多家自动驾驶厂商及激光雷达公司都在这一时间段推出过自己的固态激光雷达。

 

目前固态激光雷达的技术路径按发射方式大致分为MEMS、OPA、Flash三类,但考量其技术可以发现,大部分公司至今依然以扫描方案为主,最为常见的便是MEMS及OPA方案。

 

这其中,MEMS作为当前较为普遍的混合固态式激光雷达,其器件对于振动较敏感、一致性差,在激光反射导致的抗干扰问题上表现一般。


OPA虽为固态方案、无任何机械结构,但其存在阵列数较小、发散角、旁瓣干扰等问题,技术成熟度低,未来发展具有不确定性,作为固态激光雷达方案的适配程度尚有待进一步验证。


这些早期产品在精度、使用寿命、尤其是抗干扰能力上均显现出不尽如人意的一面,实现量产也有一定距离。

 


那么在车载激光雷达领域,是否有同时具备高可靠性、远距离、大动态范围及同类设备间强抗干扰的能力的面阵型方案?

 

飞芯电子创始人&CEO雷述宇就这一问题持肯定态度。自博士毕业以来,他在AMCC、Power-One等国际知名光电通信企业任职多年,回国后作为技术总负责人和其他投资人一起创建了北方广微(原北京广微积电)科技有限公司,担任公司的技术总监。其研究领域包括数模混合集成电路设计、MEMS探测器的设计和工艺、微系统集成和封装技术等。

 


“这里更多要强调实质性创新从原理性上进行创新,才可能获得数量级的提升。”雷述宇如是认为。


对于车载激光雷达而言,同类设备之间干扰是设计的最难点,而提升抗干扰能力从本质上来说要提升探测积累的信息熵,即需要通过对接收端焦平面传感器的改造,实现像素级测距技术,进而解决测距短、抗干扰性差、信噪比低等问题。”

 

从原理性创新入手,飞芯电子(宁波飞芯电子科技有限公司)于2016年底正式成立,致力于从创新型Flash方案入手,成为业内一流的长距离、抗干扰的光学三维建模传感器研发供应商,同时也是业界少有的可同时布局车载端、消费端LiDAR的公司。



基于Flash发射体系,飞芯“创新式”3D Flash车载雷达解决方案通过对焦平面接收器的设计,采用直接探测,同时配合伪随机序列的调制机制,实现串扰和背景光消除、抗干扰;利用像素级信号卷积技术,区分出己方信号与非我信号间的差异,提升系统信噪比,实现高精度长距离探测。


与此同时,通过对接收端焦平面传感器的改造,飞芯产品可实现像素级测距技术:同时解决测距短、抗干扰性差、信噪比低等问题。



而在此之前,索尼、AMD、AMS等厂家已将3D Flash激光雷达方案成熟应用于其消费类产品端。这些厂家之所以在车规级方向上进展缓慢,主要原因有二。


首先,全固态Flash无法区分信号跟信号的差异,如果同类设备比较多或背景光较强便很难形成探测;同时,这些方案虽然实现了全固态系统的高可靠性,但也因接收视场角增大及发射光功率密度降低,导致了全固态Flash探测距离不理想及抗干扰能力低等问题。

 

采访中雷述宇透露:飞芯电子在研的二代激光雷达方案将在接收端采用相干探测,力求发挥出相干探测的极限灵敏度。传统方案中也会用到相干探测,但其接收端的电路复杂,需要高速的AD电路及FFT算法支持。


如何在有限的面阵范围下优化接收端电路、选出合适的探测机理,同时解决退相干的问题,是飞芯电子当前研发的关键。在此基础上,飞芯电子发射、接收端相控阵的研发,接受端合成孔径的迭代也将不断推进,不断推进传感器接收端抗干扰性及灵敏度的数量级提升。

 

除了原理性创新,架构创新和指标创新也是飞芯在短期内实现技术攻关的重要原因——飞芯电子同时布局车载端、消费端LiDAR,而这样的齐头并进在业内并不多见。


2021年,其一代产品将推出demo版,覆盖汽车、工业和手机、门锁、扫地机器人等消费类应用。


区别于传统国内公司多做的是国外芯片的国产化替代,飞芯电子iToF产品与飞芯车载激光雷达同原理衍生,通过列级共模噪声双采样技术,有效降低固有噪声和暗电流噪声,且采用多频率、多种积分时间的运作方式保证良好的测量精度,并进行非线性自身校准。该线即将推出3.5微米的BGA。

 


在dToF产品方面,飞芯电子对标苹果、索尼的dToF方案,采用激光红外点阵成像技术


但苹果、索尼长期面临的一大问题在于背景光——以dToF背景光的传统方案作对比,要形成探测需满足两个必要条件:在信号脉冲回来之前,背景光触发概率要远低于1,同时在信号回来的时刻,信号功率还要高于的背景功率。满足这两个条件才能实现spad的dToF传感器。

 

飞芯电子的原理架构设计突破这两个条件,基于片内高频触发与粗细直方图统计技术,芯片内部采用68ps高精度时钟,使测距精度优于1cm,可在10万lux(室外场景光照强度)的条件下的有效测距,并以低数据量传输,降低后级系统的数据传输与处理压力。这也是公司的核心技术之一,预计2021年将向客户开放试用。

 


作为上游的传感器芯片供应商,飞芯电子与模组供应商长期合作,由后者组装满足车或消费类的模组,供给下游的汽车、安防和消费类客户。


公司现有员工近80人,其中技术研发人员占比较大,核心团队成员多来自于北京大学、西安交通大学、西安电子科技大学等,行业经验丰富。当前公司总部位于宁波,并在西安设有研发团队。

 

截至目前,飞芯电子已完成多轮融资,累计融资金额超1亿元人民币,历史投资方包括广发信德、联发科、燕园资本、金沙江联合资本、博世创投、奥比中光、中科创星等多家风投机构。其中博世创投、金沙江联合资本等多家机构曾多轮跟投。


据了解,飞芯电子当前已开放B轮融资,寻找合适的产业资本加持,本轮预计融资额一亿元人民币


雷述宇表示:本轮融资将主要用于产品研发,搭建完善测试生产线、超净间并采购测试机台,与此同时公司还将进一步完善海外专利布局,拓展更广阔的市场销售渠道。


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