作者@@： Stephen Russell，来源@@： TechInsights微信公众号@@
光探测与测距@@(LiDAR)是一项具有巨大发展潜力的@@技术@@@@。首个概念是在@@激光发明后不久的@@@@20世纪@@60年@@代提出的@@@@，随后在@@测量@@，航空航天和@@自动驾驶汽车@@方面@@的@@机会真正推动了增长@@。
LiDAR系统@@的@@测绘和@@应用范围各不相同@@，但它们的@@工作原理是相同的@@@@。他们将激光指向目标@@，并利用激光反射到光源所需的@@时间来测量距离@@。“点云@@”也可以用来生成@@3D图@@像@@。激光脉冲速率越高@@，激光雷达系统@@的@@精度越高@@。
考虑到对先进驾驶辅助系统@@@@(ADAS)和@@全自动驾驶的@@需求@@，汽车@@LiDAR尤其具有吸引力@@。TechInsights发布的@@@@ADAS预测@@（2023年@@2月@@）[1]指出@@，高分辨率@@LiDAR系统@@(即用于自动驾驶的@@闪光或@@扫描类型@@，而@@不是用于自动紧急制动的@@简单传感器@@)的@@市场规模将从目前的@@@@3.4亿美元@@增长到@@2027年@@的@@@@25.9亿美元@@。
汽车@@行业通常在@@车辆的@@外围低压直流总线上使用@@LiDAR，通常为@@@@12 V，越来越多的@@是@@48 V。由于@@这些@@电压水平不适用于碳化硅@@(SiC)，氮化镓@@(GaN)为@@高频激光脉冲提供了理想的@@替代方案@@。GaN已经在@@消费电子@@产品@@中表@@现出优于硅的@@性能@@，其在@@汽车@@激光雷达中的@@应用为@@其增长创造了新的@@机会@@。该@@应用还可以作为@@进入汽车@@市场的@@切入点和@@更大目标的@@试验场@@，例如基于氮化镓@@的@@牵引逆变器@@。
TechInsights汽车@@激光雷达拆解分析@@ – GaN的@@Design Win
在@@TechInsights的@@逆向工程汽车@@订阅服务中@@，我们有一个@@LiDAR拆解分析子频道@@[2]。下表@@显示了我们观察到@@GaN design win的@@LiDAR系统@@的@@选择@@。
高效电源转换@@(EPC)对该@@市场产生了重大影响@@，我们在@@@@10个激光雷达系统@@中观察到@@6种不同的@@@@EPC产品@@。我们还注意到在@@镭神激光雷达系统@@中有两款英诺赛科的@@产品@@@@。另一个值得注意的@@@@design win是德州仪器@@；他们的@@栅极驱动器技术@@存在@@于我们分析的@@几个激光雷达系统@@中@@，其中@@LMG1020 GaN驱动器是一个受欢迎的@@选择@@[3]。
作为@@比较@@，这些@@是我们在@@@@其他系统@@中发现的@@@@一些等效硅@@MOSFET:
英飞凌@@OptiMOS 产品@@
- BSZ22DN20NS3 – 200V, 194mΩ RDS(ON) (Typical @ 25⁰ C, VGS = 10 V), 4.2nC Qg
罗姆双向@@MOSFET
- SH8K26 – 40V, 35mΩ RDS(ON)(Typical @ 25⁰ C, VGS= 4.5 V), 2.9nC Qg
两者都针对开关性能进行了优化@@，具有与所讨论的@@@@GaN产品@@相似的@@栅极电荷值@@。然而@@@@，如果我们看一个更完整的@@图@@片@@@@，并计算@@RDS(ON) *Qq的@@品质因数@@（FOM），我们可以注意到@@BSZ22DN20NS3的@@FOM为@@814.8mΩ.nC，SH8K26为@@101.5mΩ.nC，而@@GaN产品@@的@@@@FOM都没有超过@@55mΩ.nC。需要注意的@@是@@，这些@@MOSFET跨越不同的@@电压等级@@；然而@@@@，由于@@GaN器件有效地具有零反向恢复电荷@@，因此它们在@@这些@@快速开关应用中的@@优势是显而@@易见的@@@@。
TechInsights分析功率半导体在@@激光雷达中的@@应用@@
GaN技术@@正在@@迅速发展@@，表@@1中的@@许多系统@@@@(EPC2016、EPC2001、EPC2007、EPC2202和@@EPC2212)被@@EPC列为@@不推荐用于新设计的@@系统@@@@。
TechInsights分析了许多可用于@@LiDAR应用的@@@@SiC和@@GaN产品@@，并完成了关于英飞凌@@最新一代硅@@OptiMOS技术@@[4]和@@罗姆第六代低压硅@@MOSFET技术@@的@@功率要素报告@@@@[5]。
对于@@GaN，TechInsights完成了在@@镭神@@LiDAR CH128X1 ID123456-MOd中发现的@@@@英诺赛科的@@@@INN100W08的@@电源平面图@@分析@@[6]。在@@EPC方面@@，我们完成了针对@@LIDAR应用定制的@@汽车@@认证的@@@@EPC2221 100 V共源双向@@FET的@@GaN功率平面图@@分析@@[7]。
也许迄今为@@止我们所见过的@@最具创新性的@@产品@@可以在@@@@EPC21601 IC的@@平面图@@报告@@@@[8]中找到@@，该@@IC在@@同一裸片上具有@@GaN HEMT和@@相关的@@驱动集成电路@@(IC)(图@@1)。
图@@1：EPC21601中发现的@@@@PHASER0553A
图@@2中的@@横截面@@针对该@@产品@@的@@@@@@40v额定值进行了优化@@。单场板从源触点向两个方向延伸@@，并与器件的@@栅极区域及其外重叠@@。EPC报告@@指出@@@@，该@@产品@@可以与数字控制器接口@@，并且可以在@@超过@@100 MHz的@@频率下切换@@。
图@@2：EPC21601 GaN HEMT阵列的@@扫描电镜@@(SEM)横截面@@
总结@@
随着氮化镓@@技术@@的@@发展@@，汽车@@ADAS系统@@正在@@快速发展@@。EPC最近宣布了他们的@@第六代@@GaN晶体管产品@@线@@，我们很高兴看到这些@@产品@@@@。
集成驱动功能的@@@@GaN IC是否会进入汽车@@激光雷达市场@@?在@@可靠性和@@汽车@@激光雷达之间进行权衡是一项挑战@@。这种类型的@@激光雷达的@@资格测试要严格得多@@，更高的@@集成度会增加复杂性和@@潜在@@的@@故障点@@。开关性能是@@GaN器件非常适合这种应用的@@@@原因@@；然而@@@@，集成以消除线键的@@寄生电感有助于进一步提高@@性能@@。
References:
[1]报告@@- Advanced Driver Assistance Systems Forecast - February 2023：https://library.techinsights.com/strategy-analytics/analysis-view/AVS-23...
[2]TechInsights的@@LiDAR拆解子频道@@：https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDdCAAW/...
[3] https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDdCAAW/...
[4] 报告@@- Infineon ISC027N10NM6ATMA1 Gen6 100 V Si MOSFET Power Essentials：https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...
[5]报告@@- ROHM SH8KB7 Gen6 Split Gate 40V 13.5A MOSFET Power Essentials：https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...
[6]报告@@ - Innoscience INN100W08 100 V 36 mOhm GaN Power FET Floorplan Analysis: https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...
[7]报告@@- EPC2221 Automotive Qualified 100 V Dual FET Power Floorplan Analysis: https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...
[8]报告@@- EPC 21601 40V, 10A eToF Laser Driver IC Power Floorplan Analysis: https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...