הטכנולוגיה המפתיעה של טאואר-ג'אז ולומוטיב ל-LiDAR בלא חלקים נעים
27 יוני, 2019
חיישן ה-LiDAR החדש מאפשר הטיית קרן הלייזר באמצעות שליטה חשמלית בזווית ההחזרה של משטח הבנוי במתכונת של Metamaterials. לטענת חברת לומוטיב, הטכנולוגיה שלה טובה יותר מטכנולוגיית MEMS, שבה משתמשת אינוויז
חברת טאואר-ג'אז (TowerJazz) פיתחה מערכת LiDAR הכוללת שליטה על כיוון קרינת הלייזר באמצעות מוליכים למחצה וללא חלקים נעים, ביחד עם חברת Lumotive מוושינגטון, ארה"ב. המערכת מיועדת לשימוש בכלי רכב, ומתחרה ישירות בחיישן ה-LiDAR של חברת Innoviz הישראלית. היא מבצעת סריקה של סביבת הרכב בזווית של 120°.
מערכות LiDAR מבוססות על שיגור קרן לייזר לכיוון מסויים, ומדידת זמן ההחזרה שלה כדי לבצע הערכת מרחק. כאשר הקרן סורקת אזור מסויים, הגלאי מייצר סדרת נקדות מרחק, אשר בונות ביחד תמונה תלת-מימדית של האזור הניבדק. עד היום התעשייה התקשתה לייצר מערכות המתאימות לדרישות הגודל והמחיר של תעשיית הרכב מכיוון שהטיית קרן הלייזר נעשתה באמצעים מכניים, גדולים ויקרים. חברת אינוויז התגברה על הקושי באמצעות שימוש ברכיב MEMS אשר כולל מראה שיכולה לנוע בשני צירים, ועל-ידי כך מאפשרת סריקת לייזר ללא חלקים נעים.
מערכת הסריקה שפותחה על-ידי טאואר-ג'אז ולומוטיב, מבוססת על עקרון שונה: טכנולוגיה חדשה בשם Liquid Crystal Metasurface, שבה ניתן לשלוט באמצעים חשמליים על זווית ההחזרה של משטח מחזיר אור. הטכנולוגיה פותחה במקור במעבדה למטה-חומרים (Metamaterial and Integrated Plasmonics) של פרופ' דייויד סמית באוניברסיטת דיוק (Duke) שבקרוליינה הצפונית. חברת לומוטיב לא מסרה נתונים על הביצועים של המערכת, אולם טוענת שהיא מספקת ביצועים טובים יותר מסריקה מבוססת MEMS, ובכך היא כנראה מסמנת את אינוויז כמתחרה המרכזית.
התכונות המופלאות של Metamaterials
מטה-חומר הוא סוג של משטח בעל תכונות שבירה והחזרה לא טבעיות, אשר מושגות באמצעות מערך של מבנים זעירים שהם קטנים בצורה משמעותית מאורך הגל הפוגע בהם. התופעה הזאת מוכרת שנים רבות בתחום האופטיקה, ומשמשת לייצור מראות ומבנים בעלי תכונות אופטיות מיוחדות, באמצעות סריג ננומטרי המצוי על פני החומר. החידוש של פרופ' סמית שיושם בחיישן החדש, הוא ביכולת לשנות את התכונה הזאת.
בהרצאה שהוא נתן לפני כשנה בפני חוקרים באוניברסיטת דיוק, הסביר פרופ' סמית שהתיאור הפיסיקלי של התופעה ברמת הגלים האופטיים מבוסס על ההנחה שבמכניקת הקוונטים ניתן להתייחס אל האלקטרון כאל די-פול, כלומר יחידת מטען חשמלי או מגנטי בעלי גודל וכיוון מוגדרים. מכאן ששליטה במטענים המצויים באלמנטים של הסריג, משפיעים על האינטראקציה בין הדי-פול שבסריג לבין כל קרינה אלקטומגנטית אחרת, ועל-ידי כך משנה את תכונות ההחזרה של המישטח המלא.
הטכנולוגיה הזאת כבר מיושמת היום באנטנה כיוונית של חברת Pivotal Commware האמריקאית, אשר פיתחה אנטנה כיוונית לקליטת והעברת שידורי 5G בתוך מבנים. היישום של לומוטיב שונה במקצת, ומבוסס על בניית אלמנטים קטנים באמצעות קריסטל נוזלי, שניתן לשלוט חשמלית בהחזר של כל אחד מהם בנפרד.
המערכת כוללת שני שבבים שונים של טאואר-ג'אז
חיישן ה-LiDAR של לומוטיב מבוסס על שתי טכנולוגיות שונות של חברת טאואר-ג'אז. היא פיתחה וייצרה עבורו את מישטח ההחזרה המבוסס על טכנולוגיית Cu back-end-of-Line בתהליך של 130 ננומטר, ועל חיישן ממותג לספירת פוטונים (Silicon Photomultiplier) שיוצר בטכנולוגיית Single Photon Avalanche Diode של טאואר-ג'אז.
להערכת חברת המחקר Yole, שוק חיישני ה-LiDAR למערכות עזר לנהג (ADAS) ולרכב אוטונומי יצמח בשנים הקרובות בקצב של כ-45% בשנה, ויגיע להיקף של 6.3 מיליארד דולר בשנת 2024, בהשוואה להיקף של כ-721 מיליון דולר בשנת 2018.
פורסם בקטגוריות: Automotive , אלקטרואופטיקה , חדשות , סמיקונדקטורס
פורסם בתגיות: LiDAR , טאואר-ג'אז , שבבים
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
