撰稿人：曾理（华为技术有限公司）、潘教青（中科院半导体研究所）

1.      专题简介：

本专题面向固态化激光雷达，围绕激光器、扫描器、探测器和传感集成芯片，探讨激光雷达光电集成芯片的关键技术，受邀的发言嘉宾分别来自高校和企业代表，展示了各种最新研究成果，精彩报告也引发听众积极提问，专题会场研讨热烈。

本专题共计包括9个报告。报告1和2分别从硅基波导和GaAs纳米结构光学扫描天线方案介绍了激光雷达相控阵，并报道了很好的实验结果，部分指标达到国际领先水平。基于调频连续波（FMCW）的激光雷达是未来高性能固态激光雷达潜在方向，而窄线宽高线性调频激光器是其中核心光电器件之一。报告3至6介绍了面向激光雷达应用的激光器，包括直调、注入锁定、外调等技术方案，并针对激光雷达探测需求所关注的窄线宽和高线性度指标、低发散角，提出各自观点。报告7至9则介绍激光雷达的接收机，其中报告7探讨新型高增益的APD结构，并对比不同倍增材料的性能，报告8介绍业界单光子面阵探测器研究进展以及实现自主可控的SPAD探测器技术，报告9则介绍基于CMOS工艺的ToF图像传感器芯片的关键技术。专题各报告内容均面向固态化激光雷达核心芯片研究，并具有一定代表性，展示芯片研究关键技术和发展趋势，为参会人员提供高价值的技术参考。

2.      主要观点：

1)      光学相控阵激光雷达是一种有潜力，但技术挑战很大的固态激光雷达。目前基于硅基波导相控阵是主要研究的技术方向，但依然存在降低波导插损，抑制旁瓣影响，降低发散角和大阵列波导工艺一致性等技术难题。采用纳米结构的光学相控阵天线也是新兴技术方向之一。同时相控阵的扫描控制驱动芯片也是关键技术之一；

2)      传统激光器存在光束发散角大，光斑形状不对称，影响光束能量分布和空间分辨率。通过引入光子带隙结构（PBG）调控光模式，可实现光束整形，达到高亮度光源目的；

3)      面向FMCW应用的窄线宽高线性激光器是固态激光雷达关键器件，针对窄线宽的主要技术路线有集成外腔结构，例如光栅外腔、集成片上微环外腔等，而实际线宽又受到外部应力、腔内噪声和驱动电路低频噪声影响而展宽。高线性是实现高信噪比探测信号解调的关键指标，需要对激光器驱动提供闭环控制或者线性失真的预补偿；

4)      通过新结构（吸收/倍增层）创新和新材料（InAlAs等）探索，实现高增益、低暗电流的APD芯片；

5)      大规模面阵探测器有利于实现高空间分辨率成像雷达，主要可分为基于i-ToF的CIS面阵探测器和基于d-ToF的SPAD面阵探测器。面阵探测器集成了微光学透镜阵列、感光像素阵列、阵列化的读出电路和信号处理单元。通过3D集成封装技术，最终可实现感存算一体化的智能光电感知系统，是未来潜在的高性能激光雷达传感器关键芯片之一。

3.      发展建议：

本专题探讨面向固态激光雷达应用的核心光电集成芯片技术。激光雷达是自动驾驶汽车的核心传感器，未来市场值得期待，结合自动驾驶应用，针对远距离探测、大视场覆盖、高分辨率成像、固态低成本等需求，依然存在许多技术挑战，建议在高亮度窄线宽激光器、光学扫描/光天线和高灵敏度接收机等光电芯片上，加强新材料、新结构方案、新光电集成技术等基础研究和创新，加强知识产权布局，实现车载核心零部件的国产化和自主可控。