東芝新傳感器為廉價激光雷達鋪平道路：普通鏡頭即可接入，探測能力提升4倍，最大有效距離可達200米
核心技術，就是東芝專有的緊湊型高效硅光電倍增管（SiPM）
白交 發自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
前不久，大疆8999元泰覽-15現貨發售。
激光雷達，首次進入千元級時代，打破了「量產難」、「價格貴」的激光雷達傳統代名詞。
現在，另一家知名公司——東芝，一家公認的老牌電子產品制造商。
在激光雷達的賽道內，搞出了新型傳感器，引得IEEE旗下媒體評價：進一步為廉價激光雷達鋪平道路。
他們究竟搞了啥？
開發了一種高效的硅光電倍增管（SiPM）。
這樣，非同軸激光雷達可以采用現成的普通「相機鏡頭」來降低成本，并有助于實現固態高分辨率激光雷達，將探測能力提升了4倍。
它長這樣。
△左邊是用于概念驗證的Galvano掃描儀，右圖為商用長焦鏡頭和SiPM電路板。
所以這個馬斯克不關注的激光雷達技術，東芝到底對它干了什么？
如何實現？
簡單來說，此次核心技術，就是東芝專有的緊湊型高效硅光電倍增管（SiPM）。
一般來講，SiPM具有很高的光敏性，因此適于遠距離探測。然而，由SiPM組成的光接收電池在被觸發后需要一定的恢復時間。
另外在強環境光條件下也需要大量的光接收電池，這是因為它們必須具有備用單元才能及時對反射的激光做出響應。
而東芝SiPM，就是采用單光子雪崩二極管（SPAD）技術的固態光傳感器。
它包含多個SPAD，每個SPAD由一個淬滅電路（AQC）控制。當SPAD檢測到光子時，SPAD陰極電壓會降低，但AQC會重置并將SPAD電壓重新啟動到初始值。
東芝公司該技術項目負責人Tuan Thanh Ta表示，一般來講，SiPM的恢復時間是10～20納秒，我們通過使用這種強制或主動淬火的方法，可以使其速度提高了2至4倍。
這樣光接收電池工作效率更高，就意味著所需的電池數量更少，從以往的48個減少到只有2個，從而生產出尺寸僅為「25μm×90μm」的設備。
該公司表示：
比尺寸為100μm×100μm的標準設備小得多。這些傳感器的小尺寸使得東芝能夠創建一個密集的二維陣列，以實現高靈敏度，這是遠距離掃描的必要條件。
不同于同軸激光雷達系統中使用的一維光子接收器，東芝創建的二維陣列，其二維長寬比與商業相機中使用的光傳感器一致。
這就意味著，可以利用現成的普通相機鏡頭來降低成本，而不是像同軸激光雷達系統那樣，使用一個昂貴的定制鏡頭來傳輸。
此外，還需要大型多個讀出電路通道來讀取高分辨率數據，其中包括用于長距離掃描的模擬數字轉換器（ADC）和用于短距離的時間數字轉換器（TDC）。
東芝通過在單個電路中同時實現ADC和TDC功能來克服了這個問題，與傳統的雙數據轉換器芯片相比，其尺寸減小了80％（減小到50μmx60μm）。
Tuan Thanh Ta表示，東芝這款激光雷達，最大有效探測距離可達200米，達到了自動駕駛L4技術標準，是目前市場上固態激光雷達探測能力的4倍。
目前，東芝仍在致力于提升其SiPM性能，計劃將于2022財年引入實際應用。
參考鏈接：
https://spectrum.ieee.org/cars-that-think/sensors/automotive-sensors/toshibas-light-sensor-highresolution-lidar
https://www.sohu.com/a/407651045_256868
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