林元琦，赵毅强*，叶 茂，郑肖肖，杜建艳

集成化多线列激光雷达模拟前端微组件设计

林元琦1,2，赵毅强1,2*，叶 茂1,2，郑肖肖1,2，杜建艳1,2

1天津大学微电子学院，天津 300072；2天津市成像与感知微电子技术重点实验室，天津 300072

多线列激光雷达具有广泛的需求，而现在的激光雷达探测处理电路多采用分立元器件组成，且探测器与处理电路相分离，存在体积大、成本高、可靠性差等问题。针对上述问题，本文基于系统级封装技术，设计了一种集成化的16元激光雷达模拟前端微组件，对多元激光雷达微组件的研究具有重要的现实意义。该组件集成了16元线列雪崩光电二极管探测器、自研的多通道激光雷达模拟前端读出电路芯片、温度传感器和半导体制冷器等，实现了探测、处理和温控一体化。测试表明，微组件的恒温稳定性为0.07 ℃，其带宽可达190 MHz，集成化微组件的噪声水平相比非集成化组件降低了32%以上，实现了对5 ns激光窄脉冲的高速探测。

激光雷达；线列APD；集成化；微组件

1 引 言

激光雷达是一种基于激光测距技术的环境感知系统，相对于视觉成像系统，可以直接获取目标的三维信息，从而提高目标快速检测和识别的准确度。激光雷达在获取点云数据方面具有极强的优势，被广泛应用于自动驾驶、机器人、无人机、地形测绘、气象监测等领域[1-4]。

光电探测系统作为多线列激光雷达的核心部分，是激光雷达的“眼睛”，其性能的优劣直接决定了激光雷达的集成度和可靠性[5]。为满足复杂应用场景的需求，脉冲激光雷达探测系统逐渐采用多线列探测器实现多通道探测，以快速创建环境的三维图像。……