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        激光雷达（LiDAR）的主要测距成像方式有两种：直接飞行时间法（dToF）和间接飞行时间法（iToF）。dToF的基本原理如图1所示：发射端激光器发出周期性激光脉冲，接收端光电传感器会感应到被测物反射回的激光回波，并将其转化为电信号，再由后端的电路量化并记录光脉冲的飞行时间信息，与光速相乘即可得到被测物的距离信息。相比于智能手机上常用的iToF传感器，dToF具有灵敏度高、测量距离远、功耗低、抗多路径干扰能力强等优点。

图1 直接飞行时间测距示意图

        作为一种通过激光主动照射来测量物体距离的传感器，LiDAR的出射光源受到人眼安全、功耗等条件限制。对于远距离的目标物，反射回传感器的激光光子数会随着距离急剧减少，甚至到达单个光子的水平。而正如其名称，单光子雪崩二极管（SPAD）是一种可以被弱光触发的光电传感器，具有体积小、灵敏度高等特点，可以与后端处理电路一同被集成在单颗芯片上，实现多像素3D图像传感器。因此，基于SPAD的探测芯片可以广泛地适用于移动终端、智能家居、智慧交通、工业机器人以及自动驾驶领域。随着集成电路技术的快速发展，基于SPAD传感器的dToF技术将是实现小型化、低成本、易量产LiDAR的一条重要途径。

        芯辉公司将逐步推出一系列基于SPAD的新一代高性能dToF LiDAR芯片。利用时间相关单光子计数（TCSPC）技术，对前端电路获得的飞行时间信息进行直方图统计，获得可信的距离信息，实现大的测距范围。内部精心设计的时间数字转换电路（TDC）具有非常高的分辨精度，适用于高分辨率需求的应用场合，如近距离感测等。结合创新性的背景噪声抑制技术，在有强光干扰（如环境光功率大于投射信号功率）的情况下，依然可以实现可靠的测距与成像。片上集成数字信号处理器（DSP）、图像信号处理器（ISP）和高速数据输出接口（如MIPI），满足手机等移动设备的应用需求。

        相较于传统线列扫描式激光雷达，基于SPAD阵列的Flash LiDAR没有机械扫描部件，系统结构更加简洁、可靠。SPAD传感器件和处理电路基于标准CMOS工艺实现单芯片集成，大幅提高LiDAR接收电路的集成度，降低体积、功耗和硬件成本，提升可靠性和生产效率。

系列SPAD探测芯片适用于以下场景：

 消费电子，如：手机，电脑及其他物联网（IoT）设备

 智能家居

 智能机器人

 智慧交通

 安防

 自动驾驶/辅助驾驶

系列SPAD探测芯片的特点：

 测距范围大

 精度高

 帧率高

 内置预处理算法

 高速数据接口

 功耗低