MIT in DARPA razvila lidar v čipu

Z razmahom avtonomnih vozil, letalnikov in podobnih strojev se je nenadoma povečala potreba po učinkovitih sistemih lidar, ki jih ta vozila uporabljajo kot oči. Lidar je svetlobna različica radarja, torej sistem za zaznavanje ovir in okolico na podlagi oddajanja in sprejema odbitih valov. Medtem ko radar deluje z radijskimi valovi, od koder ima tudi ime, uporablja lidar vidno svetlobo. Ta ima bistveno manjšo valovno dolžino, kar omogoča večjo natančnost oziroma boljšo zrnatost pogleda. Univerza MIT in ameriška agencija DARPA sta razvili lidar na čipih, s čimer se odpirajo povsem nova polja uporabe te tehnologije.

Radarji in lidarji imajo enak problem kot človeške oči - vidijo le v smer, v katero gledajo. V praksi to pomeni, da imajo moderni sistemi lidar obsežen mehanski sklop, ki skrbi za stalno vrtenje detektorskega sistema okrog svoje osi in še po navpičnici. Od frekvenca tega vrtenja je odvisna hitrost osveževanja slike, v vmesnem času pa je lidar za dogajanje v nekem območju slep. Sicer lahko na podlagi prejšnje slike in hitrosti posameznih predmetov sklepa, kaj se je zgodilo, a to je še vedno zgolj dobro informirano ugibanje. Poleg tega pa ima takšen sistem povsem praktične pomanjkljivosti, saj je velik, okoren, drag in tudi bolj pokvarljiv.

Če s prvimi računalniki na pnevmatske cevi ali kasnejše elektronske računalnike na elektronke primerjamo z modernimi računalniki na polprevodniški tehnologiji, si laže predstavljamo, kakšen preboj obljublja MIT. Na klasičnih 300-mm rezinah so izdelali čipe, ki imajo integriran lidar. Če bi jih proizvedli več milijonov letno, bi bila proizvodna cena okrog 10 dolarjev, kar je že dovolj malo, da začne delovati ekonomija obsega. Glavna prednost je seveda njihova majhnost, saj jih lahko na lidarski sistem namestimo veliko in razporejene v vse smeri, s čimer odpade potreba po vrtenju. To obljublja do tisočkrat hitrejše osveževalne čase oziroma dejansko gledanje v realnem času.

Ključna tehnologija za proizvodnjo lidarjev v čipu je silicijeva fotonika. Tako imenujemo uporabo silicija kot optičnega medija za prenos svetlobe. Izdelani čip z lidarjem meri 0,5 mm x 6 mm in ima vgrajene germanijeve fotodetektorje. Laser sicer še ni del tega čipa, obstaja pa tudi tehnologija za integracijo laserjev na čipe. Trenutno je mogoče s takim čipov gledati po kotu 51° na razdalji do dveh metrov (minimum pet centimetrov) z ločljivostjo 1 x 3 cm, razširitev na 10 metrov pa naj bi bila precej preprosta.