新版集成光子系统路线图发布，覆盖3D成像和激光雷达领域
2024-03-30 21:28:53 来源：麦姆斯咨询评论：0 点击：

随着光子集成技术的不断进步，高性能和高性价比激光雷达系统的开发预计将加速，从而使得激光雷达在自动驾驶汽车、机器人和环境监测等各个行业中得到更广泛的应用。

据麦姆斯咨询报道，近期，由PhotonDelta基金会和麻省理工学院（MIT）微光子学中心领导制定的“国际集成光子系统路线图（Integrated Photonics Systems Roadmap – International，IPSR-I）”在第49届光网络与通信研讨会及博览会（OFC）期间正式发布，来自世界各地的400多个技术、学术和工业组织的成员对该路线图做出了贡献。

由PhotonDelta基金会和麻省理工学院（MIT）微光子学中心领导制定的“国际集成光子系统路线图（Integrated Photonics Systems Roadmap – International，IPSR-I）”

“国际集成光子系统路线图”描述了建立全球统一的集成光子产业的路线，以及该产业能够帮助解决主要的社会挑战。该路线图的基础是呼吁建立和维持基于信任的全球产业和研发合作伙伴网络，共同努力创造集成光路（PIC）技术并满足应用系统要求。

该路线图推动构建全球集成光子产业

主要的硅光子平台

制定该路线图的合作成员表示：“光子学与电子学的集成是创造更小、更快、更节能设备的关键推动因素。此次发布的集成技术路线有潜力扩展功能并创建大量新应用，并有助于在自动驾驶汽车、数据电信和医疗保健等许多领域取得重大进展。集成光子学也是一种为传感和通信等应用产生、处理和检测光的技术。”

“国际集成光子系统路线图”凝聚了来自100多个研讨会和13个会议的400多名专家的共识，全面概述了集成光路（PIC）批量制造的主要技术问题，并详细分析了集成光子产业实现其潜力所需克服的挑战。该路线图的第二个版本是在过去三年中制定的，现在发布的最新版本覆盖了对“3D成像和激光雷达（LiDAR）”、“无线通信”的见解。

目前，激光雷达市场正在快速增长，集成光子学完全有能力提供未来的激光雷达解决方案，从而在汽车、无人机、机器人等市场中实现显著渗透。市场的差异使得制定激光雷达路线图具有挑战性。如果就出货量而言，主要市场仍被视为汽车，但该市场所需的激光雷达规格是非常苛刻的。

为了获得大小可控且有用的最终路线图文件，作者们选择重点关注激光雷达架构，其中光子学是关键的使能技术：即FMCW激光雷达以及此类架构在SiPh、SiN和III-V族半导体中的不同实现方式。下图展示了基于集成光路（PIC）的3D成像和激光雷达路线图（2024至2040年）。

3D成像和激光雷达路线图

“国际集成光子系统路线图”的目标是解决技术中的基本障碍，以实现不同细分市场所需达到的目标。光子集成芯片是3D成像和激光雷达产品成功的关键因素之一。有理由相信，基于集成光路（PIC）的激光雷达解决方案将成为汽车市场的领先技术。

当前存在多种集成技术来应对3D成像和激光雷达市场的挑战。最适合的基本方法是将光子学功能集成到单颗芯片上，主要技术方法有以下三种：

（1）硅光子集成（Silicon Photonics Integration）

（2）介质光子集成（Dielectric Photonic Integration）

（3）三五族半导体集成（III-V Semiconductor Integration）

集成光路（PIC）在激光雷达领域快速发展。硅/氮化硅光子器件和磷化铟基器件等光子集成技术能够创建具有更高性能和更低功耗的紧凑高效的激光雷达系统。光子集成技术允许将多个光学元件（例如激光器、调制器、探测器和波导）集成到单颗芯片上，从而减小了激光雷达尺寸和降低系统复杂性。此外，在激光雷达中使用硅光子技术特别有吸引力，因为它与现有的半导体制造工艺兼容，可以降低成本并加快上市时间。随着光子集成技术的不断进步，高性能和高性价比激光雷达系统的开发预计将加速，从而使得激光雷达在自动驾驶汽车、机器人和环境监测等各个行业中得到更广泛的应用。

在CMOS代工厂生产的固态激光扫描器：光学相控阵芯片（来源：Voyant Photonics）