超低ESL高可靠汽车激光雷达(LiDAR)探距的两种硅器件方案

周四, 20 八月 2020 - 14:53

激光雷达（LiDAR）是实现汽车自动驾驶所必不可少的距离探测器。高精度和长距离实时测量汽车与周边物体的距离，才能保证驾驶更安全与智能化。
<img alt="激光雷达工作原理" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="47bad49c-7202-4ea6-8a3e-e91ad5712a8f" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1%EF%BC%9A%E6%BF%80%E5%85%89%E9%9B%B7%E8%BE%BE%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E5%8E%9F%E7%90%86%28Td%E4%B8%BA%E5%8F%91%E5%B0%84%E5%92%8C%E6%8E%A5%E6%94%B6%E8%84%89%E5%86%B2%E4%B9%8B%E9%97%B4%E7%9A%84%E6%97%B6%E9%97%B4%E5%B7%AE%29.png" />
激光雷达工作原理(Td为发射和接收脉冲之间的时间差)

单次激光脉冲做得越窄，距离测量精度就越好；同时，提高脉冲的幅值，才能探测更远距离。这就给LiDAR生成电容提出了很高的要求：

不同温度，电压下容值稳定性

合适的容值(100pF-1nF)

高额定电压(>80V)

汽车级(AEC-Q100)
<img alt="MLCC电容器难以满足汽车LiDAR的技术要求" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="79db3dc4-ead4-4fe3-a323-a954d795b2eb" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE2%EF%BC%9AMLCC%E7%94%B5%E5%AE%B9%E5%99%A8%E9%9A%BE%E4%BB%A5%E6%BB%A1%E8%B6%B3%E6%B1%BD%E8%BD%A6LiDAR%E7%9A%84%E6%8A%80%E6%9C%AF%E8%A6%81%E6%B1%82.png" />
MLCC电容器难以满足汽车LiDAR的技术要求

另外，为了保证对行人视力的绝对安全，对应于高峰值功率，LiDAR的发展趋势是更加窄的脉宽，这就需要更低的电容ESL。

除了上述性能与安全需求，未来的车载激光雷达趋势还要考虑的因素包括：

平衡可靠性、电子组装工艺、成本；

缩小尺寸以满足全方位多探测器应用。

应对上述挑战，实现激光雷达更远的探测距离，村田制作所在2020慕尼黑电子展上，带来了两个硅电容解决方案。

硅电容方案

特点：更低的回路ESL & 小型化

硅集成器件

特点：更先进，超低ESL

与MLCC相比，硅电容具有更稳定的电气特性。这是因为硅器件采用高纵横比的3D结构，通过蚀刻工艺，有效的增加使电容器表面；

另外，使用适当的高介电常数材料以及使用适当的沉积技术制造，使器件具有高介电常数。
<img alt="硅器件采用高纵横比的3D结构，通过蚀刻工艺，有效的增加使电容器表面" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="bb66a47a-2f73-4ec3-9841-53c21e6b6591" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE3%EF%BC%9A%E7%A1%85%E5%99%A8%E4%BB%B6%E9%87%87%E7%94%A8%E9%AB%98%E7%BA%B5%E6%A8%AA%E6%AF%94%E7%9A%843D%E7%BB%93%E6%9E%84.png" />
硅器件采用高纵横比的3D结构，通过蚀刻工艺，有效的增加使电容器表面

器件的工艺材料特殊性，使得硅电容能够达到：

<ul>
<li>高耐压（>10V）</li>
<li>低泄漏电流（<1nA）</li>
<li>出色的温度线性（< 60 ppm/℃）</li>
<li>出色的电压线性（< 100 ppm/v）</li>
<li>高信任性等特征。</li>
</ul>

另外，硅器件还可以使用层叠工艺，缩小器件的尺寸。

更详细地了解村田的硅电容/硅集成器件的Low ESL设计如何实现激光雷达更远的探测距离，记得下载演讲PPT哦~