当你在高速公路上轻松享受智能巡航，或者在复杂路况下被自动泊车系统精准引导时，你的爱车是如何做到“眼观六路、耳听八方”？除了无处不在的摄像头和，还有一位“深藏不露”的关键角色——激光雷达（LiDAR）。它就像是自动驾驶汽车的“眼睛”，为车辆提供高精度、三维的感知数据，是实现L3甚至更高级别自动驾驶不可或缺的核心传感器。

近年来，随着智能汽车和自动驾驶技术的飞速发展，车载激光雷达正经历一场技术革新。在这场革新中，一种被誉为“第三代半导体”的材料——氮化镓（GaN），以及由它制成的功率器件GaNHEMT，正以其颠覆性的性能，为车载激光雷达的性能飞跃插上了一双隐形的“翅膀”。

想象一下，你用手电筒照亮一个物体，然后测量光线从手电筒发出到反射回你眼睛所需的时间。激光雷达的工作原理与此类似，但它使用的是激光束。它通过高速发射数百万个激光脉冲，然后接收这些脉冲从周围物体反射回来的光线，并精确测量每个脉冲的“飞行时间”（TOF time of flight）。

GaN HEMT如何赋能车载激光雷达？

GaN HEMT的这些“超能力”，恰好完美契合了车载激光雷达对性能的极致追求，让它在三大核心方面实现突破：

1. 极速响应，实现更远探测距离和更高精度：
2. 车载激光雷达需要以纳秒甚至亚纳秒级的速度发射和接收激光脉冲，才能精确计算出物体的距离。激光脉冲越窄，系统对激光飞行时间的测量精度就越高，直接决定了距离测量的精确性。
3. 传统的硅基功率器件在高速开关时存在寄生电容效应，就像一个“刹车”，限制了开关速度，难以生成极窄的激光脉冲。而GaNHEMT，凭借其惊人的开关速度，可以生成更窄、更陡峭的激光脉冲。
4. 探测更远：
5. 激光脉冲越窄，在相同的峰值功率下，能量就越集中，就像个“能量密度更高”的光束，能够传播更远的距离，并从远处物体获得更强的反射信号。这意味着激光雷达能更早、更清晰地识别远处的障碍物，比如高速行驶时数百米外的车辆或行人，为自动驾驶系统留出更充裕的反应时间。
6. 探测更精确：
7. 超窄的激光脉冲意味着激光雷达可以更精确地测量激光的“往返时间”，从而获得厘米甚至毫米级的距离分辨率。这种高精度使得激光雷达能够细致地区分道路上的小石子、路牙、甚至是路面上的细微裂缝，极大地提升了环境感知的精细度和可靠性。
8. 高效率，降低功耗和散热压力：
9. 激光雷达在工作时会产生大量热量，尤其是在高温环境下，散热是其面临的一大挑战。GaN HEMT由于其极低的导通电阻和开关损耗，能够显著降低器件自身的热量产生，从而提高系统整体的能源效率，减少对复杂散热系统的依赖。这不仅有助于延长激光雷达的使用寿命，也使得激光雷达模块可以设计得更紧凑，便于集成到车身有限的空间内。
10. 小尺寸，更灵活的集成设计：
11. 由于GaN HEMT具有更高的功率密度，同样功率等级的GaN器件尺寸远小于硅基器件。这意味着整个激光雷达的发射和接收电路板可以设计得更小巧，更符合现代汽车对轻量化和空间集成的严苛要求。对于未来智能汽车需要部署多颗激光雷达以实现全方位感知的趋势来说，GaN HEMT的小型化优势显得尤为重要。
12. 耐高温，适应复杂车载环境：
13. 汽车的工作环境复杂多变，极端高温、严寒、震动、潮湿等都是常态。GaN材料本身就具有优异的耐高温特性，GaN HEMT器件能够在更高的温度下稳定可靠地工作，这使得激光雷达在各种恶劣的汽车使用环境下也能保持卓越的性能和可靠性。

结语

从“硅时代”到“GaN时代”，功率半导体的变革正以前所未有的速度改变着我们的生活。GaN HEMT作为车载激光雷达的“心脏”，不仅将激光雷达的性能推向新的高度，更让它能够看得更远、看得更准、看得更可靠，从而加速了自动驾驶技术从“概念”走向“现实”、从“试验”走向“大规模应用”的进程。

来源：芯氮鎵速记

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