近日,我国科研团队在激光雷达核心器件领域取得了显著进展。针对激光雷达系统对高速、高精度驱动的核心需求,团队成功研发了基于氮化镓(GaN)材料的激光二极管驱动器(LDD),这一突破为提升激光雷达性能、推动高级驾驶辅助系统(ADAS)及机器人导航等应用的发展奠定了关键技术基础。
激光雷达作为实现高精度三维感知的核心传感器,其探测距离、分辨率与响应速度决定了应用场景的广泛性和深度。传统的硅基功率器件在高频和窄脉宽的工作条件下,由于开关速度和功耗的限制,无法满足下一代激光雷达“更远视距、更清晰辨别”的高要求。而氮化镓(GaN)材料因其高电子迁移率和击穿电场强度等特性,成为解决这一问题的理想选择。采用GaN的激光二极管驱动器,能够实现纳秒级乃至亚纳秒级的超快开关速度,从而显著提升激光脉冲的精准控制,增加点云密度并提高探测距离。

近期,电子科技大学集成电路学院张波教授领衔的功率集成技术实验室在该领域取得系列成果。明鑫教授课题组长期聚焦于MHz级高速单通道GaN驱动器设计,针对高频工作下寄生电感引发的栅压振铃、误开启等难题,创新性地提出将预驱动电路与主开关管单片集成的技术路径。通过电源轨充电饱和自举技术、3倍自循环电荷泵架构等设计,团队成功将栅极驱动环路的寄生参数影响降至最低,在20MHz开关频率、10A驱动电流下,实现了亚纳秒级的上升/下降时间,并有效抑制了短路风险。相关成果已发表于国际顶级学术会议,并获国家重点研发计划等项目支持,部分技术已助力合作企业推出量产芯片。
与此同时,国内半导体企业也在加速技术转化。博尔芯半导体推出的车规级GaN驱动芯片PXL1005Q,已通过AEC-Q100 Grade 1认证,具备1.25ns超短输入脉宽,可满足车载激光雷达对可靠性与精度的双重需求;英诺赛科则基于8英寸硅基氮化镓工艺,推出适用于激光雷达的100V车规级芯片,开关速度较传统硅器件提升13倍,已实现量产交付。

从实验室创新到产业落地,我国在GaN驱动芯片领域的突破,不仅打破了国外在高端功率器件上的技术垄断,更为激光雷达的国产化替代与性能跃升筑牢了根基。随着高级别自动驾驶、低空经济等场景的爆发,这一核心器件的自主可控,将为我国智能感知产业的全球竞争注入强劲动力。