技术负责人：朱樟明 马瑞
技术联系人：马瑞 联系电话：15929311988 邮箱：rma@xidian.edu.cn
关键词：硅基集成电路、激光雷达、单光子雪崩二极管、时间数字转换器
项目概况：
（一）项目背景
本项目针对智能无人系统中远距离高精度环境三维感知能力缺失等核心难题，依托硅基单光子器件-电路-算法全集成系统架构开展攻关，旨在突破小尺寸高性能单光子器件阵列、高精度时间数字转化、远距离高精度测距等限制，满足智能驾驶、无人机、机器人等领域的迫切需求，对智能无人产业升级及改善民生福祉等具有重大战略意义。
（二）项目简介
本项目(远距离硅基单光子全集成激光雷达芯片与模组)聚焦智能驾驶、无人机、机器人等行业缺少远距离高精度三维探测传感器的难题，通过硅基单光子器件-电路-算法全集成系统开发，测距精度提升至亚厘米级、系统成本降低50%以上，开发出全固态单光子激光雷达模组，已在自动泊车、低速防碰撞等应用中完成多场景测试，有效解决了传统泊车所用超声波雷达探测分辨率低、测距精度差等问题，为智能驾驶、无人机、机器人等领域提供了全新的高能效低成本三维感知解决方案。
（三）关键技术与创新点
本项目基于全国产CMOS工艺进行“光电器件-读出电路-核心算法”单芯片集成，围绕小尺寸高性能单光子器件阵列、高精度时间数字转化电路、远距离高精度测距算法等展开技术攻关，重点突破近红外增强单光子器件结构与工艺、高线性度高分辨率时间数字转换器阵列、高能效二/三维数据提取与融合成像等核心难题，通过器件-电路-算法一体化架构与系统化协同设计，实现大规模微米级硅基单光子器件阵列、ps级高分辨率时间数字转换器、亚厘米级距离探测精度，以下是本项目涉及的关键技术：
1、关键技术一：微米级近红外增强单光子器件结构与工艺
2、关键技术二：高线性度皮秒级时间数字转换器阵列
3、关键技术三：高能效远距离高精度二/三维数据处理算法
本项目创新点包括：
1、首次提出基于死空间的二维光子探测概率模型，解决一维模型与始测偏差较大的问题；
2、研究高鲁棒性高分辨率时间数字转换器阵列和基于时空相关性的高精度三维数据处理算法，突破现有激光雷达探测精度不足的瓶颈；
3、开发器件-电路-算法多层次协同设计平台，研制了高分辨率单光子全集成芯片，并有效降低了系统开发周期和系统功耗。
技术成果清单：
序号 | 成果类型 | 具体内容 |
1 | 知识产权 | 一种高精度多事件时间数字转换器及转换方法 （ZL202211007366.2） |
2 | 知识产权 | 一种背照式硅基单光子雪崩二极管结构及光电探测器 （ZL202210090168.0） |
3 | 知识产权 | 一种单光子雪崩二极管的高压偏置电路 （ZL202111675370.1） |
4 | 知识产权 | 一种集成化硅基宽光谱单光子雪崩二极管及制作方法 （ZL202110267501.6） |
5 | 知识产权 | 一种激光雷达前端接收电路及强度信息补偿方法 （ZL202010734375.6） |
6 | 知识产权 | 一种高精度低回踢噪声的时钟再生延迟链 （ZL201910759880.3） |
7 | 知识产权 | 一种快速锁定的延迟链锁相环 （ZL201910760653.2） |
8 | 知识产权 | 一种基于无时钟电流舵DAC结构的硅光电倍增管 （ZL201910181488.5） |
9 | 知识产权 | 一种具有门控使能功能的时间数字转换器 （ZL201811639048.1） |
10 | 知识产权 | 一种用于激光雷达接收机的高通滤波器 （ZL201811108589.1） |
技术成熟度：
概念验证 原理样机 工程样机 中试 产业化
合作方式：
联合研发 技术入股 转让 授权（许可） 面议
