【導讀】光探測與測距(LiDAR)是一項具有巨大發展潛力的技術。首個概念是在激光發明後不久的20世紀60年代提出的，隨後在測量
，航空航天和自動駕駛汽車方麵的機會真正推動了增長。

光探測與測距(LiDAR)是一項具有巨大發展潛力的技術。首個概念是在激光發明後不久的20世紀60年代提出的，隨後在測量，航空航天和自動駕駛汽車方麵的機會真正推動了增長。

LiDAR係統的測繪和應用範圍各不相同，但它們的工作原理是相同的。他們將激光指向目標
，並利用激光反射到光源所需的時間來測量距離。“點雲”也可以用來生成3D圖像。激光脈衝速率越高
，激光雷達係統的精度越高。

考慮到對先進駕駛輔助係統(ADAS)和全自動駕駛的需求，汽車LiDAR尤其具有吸引力。TechInsights發布的ADAS預測（2023年2月）[1]指出，高分辨率LiDAR係統(即用於自動駕駛的閃光或掃描類型，而不是用於自動緊急製動的簡單傳感器)的市場規模將從目前的3.4億美元增長到2027年的25.9億美元。

汽車行業通常在車輛的外圍低壓直流總線上使用LiDAR，通常為12 V，越來越多的是48 V。由於這些電壓水平不適用於碳化矽(SiC)，氮化镓(GaN)為高頻激光脈衝提供了理想的替代方案。GaN已yi經jing在zai消xiao費fei電dian子zi產chan品pin中zhong表biao現xian出chu優you於yu矽gui的de性xing能neng，其qi在zai汽qi車che激ji光guang雷lei達da中zhong的de應ying用yong為wei其qi增zeng長chang創chuang造zao了le新xin的de機ji會hui。該gai應ying用yong還hai可ke以yi作zuo為wei進jin入ru汽qi車che市shi場chang的de切qie入ru點dian和he更geng大da目mu標biao的de試shi驗yan場chang，例li如ru基ji於yu氮dan化hua镓jia的de牽qian引yin逆ni變bian器qi。

TechInsights汽車激光雷達拆解分析 – GaN的Design Win

在TechInsights的逆向工程汽車訂閱服務中，我們有一個LiDAR拆解分析子頻道[2]。下表顯示了我們觀察到GaN design win的LiDAR係統的選擇。

高效電源轉換(EPC)對該市場產生了重大影響，我們在10個激光雷達係統中觀察到6種不同的EPC產品。我們還注意到在鐳神激光雷達係統中有兩款英諾賽科的產品。另一個值得注意的design win是德州儀器；他們的柵極驅動器技術存在於我們分析的幾個激光雷達係統中
，其中LMG1020 GaN驅動器是一個受歡迎的選擇[3]。

作為比較
，這些是我們在其他係統中發現的一些等效矽MOSFET:

英飛淩OptiMOS 產品

- BSZ22DN20NS3 – 200V, 194mΩ RDS(ON) (Typical @ 25⁰ C, VGS = 10 V), 4.2nC Qg

羅姆雙向MOSFET

- SH8K26 – 40V, 35mΩ RDS(ON)(Typical @ 25⁰ C, VGS= 4.5 V), 2.9nC Qg

兩者都針對開關性能進行了優化，具有與所討論的GaN產品相似的柵極電荷值。然而，如果我們看一個更完整的圖片，並計算RDS(ON) *Qq的品質因數（FOM），我們可以注意到BSZ22DN20NS3的FOM為814.8mΩ.nC，SH8K26為101.5mΩ.nC，而GaN產品的FOM都沒有超過55mΩ.nC。需要注意的是，這些MOSFET跨越不同的電壓等級；然而，由於GaN器件有效地具有零反向恢複電荷
，因此它們在這些快速開關應用中的優勢是顯而易見的。

TechInsights分析功率半導體在激光雷達中的應用

GaN技術正在迅速發展，表1中的許多係統(EPC2016、EPC2001
、EPC2007、EPC2202和EPC2212)被EPC列為不推薦用於新設計的係統。

TechInsights分析了許多可用於LiDAR應用的SiC和GaN產品，並完成了關於英飛淩最新一代矽OptiMOS技術[4]和羅姆第六代低壓矽MOSFET技術的功率要素報告[5]。

對於GaN
，TechInsights完成了在鐳神LiDAR CH128X1 ID123456-MOd中發現的英諾賽科的INN100W08的電源平麵圖分析[6]。在EPC方麵，我們完成了針對LIDAR應用定製的汽車認證的EPC2221 100 V共源雙向FET的GaN功率平麵圖分析[7]。

也許迄今為止我們所見過的最具創新性的產品可以在EPC21601 IC的平麵圖報告[8]中找到
，該IC在同一裸片上具有GaN HEMT和相關的驅動集成電路(IC)(圖1)。

圖1：EPC21601中發現的PHASER0553A

圖2中的橫截麵針對該產品的40v額定值進行了優化。單場板從源觸點向兩個方向延伸，並與器件的柵極區域及其外重疊。EPC報告指出
，該產品可以與數字控製器接口
，並且可以在超過100 MHz的頻率下切換。

圖2：EPC21601 GaN HEMT陣列的掃描電鏡(SEM)橫截麵

總結

隨著氮化镓技術的發展，汽車ADAS係統正在快速發展。EPC最近宣布了他們的第六代GaN晶體管產品線，我們很高興看到這些產品。

集成驅動功能的GaN IC是否會進入汽車激光雷達市場?在(zai)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)汽(qi)車(che)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)權(quan)衡(heng)是(shi)一(yi)項(xiang)挑(tiao)戰(zhan)。這(zhe)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)的(de)資(zi)格(ge)測(ce)試(shi)要(yao)嚴(yan)格(ge)得(de)多(duo)，更(geng)高(gao)的(de)集(ji)成(cheng)度(du)會(hui)增(zeng)加(jia)複(fu)雜(za)性(xing)和(he)潛(qian)在(zai)的(de)故(gu)障(zhang)點(dian)。開(kai)關(guan)性(xing)能(neng)是(shi)GaN器件非常適合這種應用的原因；然而

，集成以消除線鍵的寄生電感有助於進一步提高性能。

References:

[1]報告- Advanced Driver Assistance Systems Forecast - February 2023：https://library.techinsights.com/strategy-analytics/analysis-view/AVS-23...
[2]TechInsights的LiDAR拆解子頻道：https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDdCAAW/...
[3] https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDdCAAW/...
[4] 報告- Infineon ISC027N10NM6ATMA1 Gen6 100 V Si MOSFET Power Essentials：https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...
[5]報告- ROHM SH8KB7 Gen6 Split Gate 40V 13.5A MOSFET Power Essentials：https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...
[6]報告 - Innoscience INN100W08 100 V 36 mOhm GaN Power FET Floorplan Analysis: https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...
[7]報告- EPC2221 Automotive Qualified 100 V Dual FET Power Floorplan Analysis: https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...
[8]報告- EPC 21601 40V, 10A eToF Laser Driver IC Power Floorplan Analysis: https://library.techinsights.com/reverse-engineering/a6rf3000000PDbhAAG/...

（來源： TechInsights微信公眾號，作者： Stephen Russell）

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