dToF單光子雪崩二極管（SPAD）傳感器技術(shù)是未來實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)（LiDAR）小型化、低成本、可量產(chǎn)的核心技術(shù)，其對(duì)光子飛行時(shí)間進(jìn)行直接測(cè)量，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成光子飛行距離。相比于iToF，dToF主要通過像素的脈沖輸出直接進(jìn)行簡(jiǎn)單的模數(shù)轉(zhuǎn)換就可以得到反射回傳感器的光子時(shí)間和數(shù)量，減少了功耗和運(yùn)算量；并且通過調(diào)整脈沖頻率和能量，可以達(dá)到比iToF更遠(yuǎn)的測(cè)量范圍。dToF SPAD技術(shù)將會(huì)成為未來3D探測(cè)的主流技術(shù)，成為智能化無人系統(tǒng)的眼睛。

針對(duì)國(guó)家重大工程、航空航天、無人系統(tǒng)、消費(fèi)電子等應(yīng)用對(duì)遠(yuǎn)距離三維感知的需求，西安電子科技大學(xué)朱樟明、楊銀堂教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布了dToF SPAD激光雷達(dá)傳感器芯片，單芯片上集成了核心感光器件SPAD 整理及精準(zhǔn)測(cè)距電路、多種測(cè)距精度優(yōu)化和抗背景光干擾算法等功能，具有32×32×4分辨率、超30fps的刷新率，在200mW功耗下可以實(shí)現(xiàn)12-15米的遠(yuǎn)距離高精度探測(cè)，是目前報(bào)道中最遠(yuǎn)的dToF SPAD探測(cè)距離。

該dToF SPAD激光雷達(dá)傳感器芯片由劉馬良教授負(fù)責(zé)，西安電子科技大學(xué)和寧波芯輝科技有限公司聯(lián)合研制，是國(guó)內(nèi)首個(gè)沒有國(guó)外相關(guān)人員參與的情形下，實(shí)現(xiàn)了dToF SPAD激光雷達(dá)傳感器的全流程突破。

dToF SPAD激光雷達(dá)傳感器芯片照片

SPAD激光雷達(dá)樣機(jī)

SPAD激光雷達(dá)面陣點(diǎn)云圖

當(dāng)前嚴(yán)峻的國(guó)際局勢(shì)對(duì)芯片全流程國(guó)產(chǎn)化提出了更高的要求，西安電子科技大學(xué)楊銀堂、朱樟明教授團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持立足國(guó)內(nèi)自主可控，面向國(guó)家重大工程、重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用需求，團(tuán)隊(duì)在模擬和模擬信號(hào)集成電路方向取得了系統(tǒng)性的創(chuàng)新成果，獲得了2019年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)和2016年國(guó)家技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了全集成線性模式和單光子模式激光雷達(dá)的傳感器、混合信號(hào)電路、系統(tǒng)架構(gòu)、定制化工藝等全流程核心關(guān)鍵技術(shù)，在dToF SPAD、Si-PM、高動(dòng)態(tài)TIA等方面處于業(yè)界領(lǐng)先位置，并在IEEE TCAS-I、IEEE TCAS-II、IEEE Sensors J、IEEE TI&M等期刊發(fā)表了10多篇激光雷達(dá)傳感器論文，是近年來國(guó)際上發(fā)表激光雷達(dá)IEEE期刊論文最多的團(tuán)隊(duì)。

團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人劉馬良教授介紹：“整個(gè)dToF SPAD激光雷達(dá)傳感器芯片立足國(guó)內(nèi)自主可控工藝、團(tuán)隊(duì)主要成員均由國(guó)內(nèi)的博士和碩士構(gòu)成，團(tuán)隊(duì)從2014年就開始專注于芯片化激光雷達(dá)技術(shù)的研究，現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握整個(gè)芯片化激光雷達(dá)全流程核心技術(shù)，能夠根據(jù)系統(tǒng)需求，結(jié)合芯片設(shè)計(jì)，全定制化面陣激光雷達(dá)芯片，技術(shù)水平完全不輸于國(guó)外最先進(jìn)水平。2020年第四季度，還將推出QVGA分辨率的dToF SPAD激光雷達(dá)傳感器芯片。未來將向市場(chǎng)提供包括傳感器芯片、激光器驅(qū)動(dòng)芯片、自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)及三維圖像算法的一站式解決方案。”

高性能全集成激光雷達(dá)芯片獲得了2017年第三屆全國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽金獎(jiǎng)、2019年陜西省科技工作者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng)，已經(jīng)孵化了寧波芯輝科技有限公司，并獲得了千萬級(jí)天使投資。