[EDITION ABONNES] [MAJ] Parmi les différents types de capteurs qui équipent ou vont équiper les véhicules autonomes, les systèmes de détection lidar basés sur l’utilisation d’un faisceau lumineux laser vont jouer un rôle très important. La baisse des coûts des circuits lidar semi-conducteurs et la réduction de leur taille va dans ce sens. ...

Les systèmes lidar (pour Laser Detection and Ranging) qui utilisent, contrairement aux radars traditionnels, une onde lumineuse cohérente (issue d’un faisceau laser) pour détecter et analyser une scène à distance, sont appeler à jouer un rôle majeur dans les voitures autonomes ou semi-autonomes de demain. Une affirmation qui aurait prêter à sourire il y a encore quelques années, tant la miniaturisation et le prix de tels dispositifs étaient éloignés des contraintes économiques extrêmement fortes du monde automobile. Mais la situation évolue très rapidement en raison des progrès accomplis dans la fabrication de circuits lidar, i.e. de capteurs sur semi-conducteurs qui intègrent sur un seul circuit une source laser, un récepteur et une logique de contrôle. La baisse massive du coût unitaire des lidars est donc à portée de main.

69 millions de lidars en... 2026

La société d'études ABI Research semble en tout cas optimiste... tout du moins à moyen terme. Selon le cabinet d'analystes, les ventes de capteurs lidar destinés au marché de l'automobile devraient dépasser les 69 millions d'unités en 2026. « Les fabricants les plus ambitieux estiment que leurs produits n'équiperont des véhicules vendus à grande échelle qu'à partir de 2019", nuance ainsi James Hodgson d' ABI Research. Il n'empêche que les spécialistes des lidars ont le couteau entre les dents.

La jeune société américaine Quanergy, fondée en 2012 et lauréate du prix CES 2017 de la meilleure innovation, a ainsi annoncé lors de la manifestion la fabrication à grande échelle dès 2017 de son capteur à semi-conducteurs LiDAR S3, capable de réaliser une détection d’objets en 3D, ainsi que le suivi et la classification d’objets en temps réel. « Nous croyons qu’en 2017 le LiDAR démontrera qu'il peut être un produit grand public, abordable et fiable », clame sans ambages Louay Eldada, le CEO de Quanergy Systems. Le S3 est un système lidar à semi-conducteurs pour automobiles qui pourrait marquer, selon la société, une étape décisive dans l’accélération de l'innovation en matière de systèmes avancés d’aide à la conduite (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) et de systèmes de conduite autonome. Mais Quanergy n’est pas, loin de là, le seul acteur à lorgner sur ce marché.

Autre société américaine en pointe sur ce secteur, Velodyne LiDAR annonce également une conception de lidar sur semi-conducteurs, réalisée en collaboration avec la société Efficient Power Conversion (EPC), avec comme objectif de descendre sous les 50 dollars pièce pour une production en volume de circuits dont la taille n’excède pas un carré de 4 mm de côté (photo ci-contre). « Alors que le lidar prend une place de plus en plus importante dans les véhicules intelligents et semi-autonomes, les technologies de fabrication de ces capteurs avec des procédés de gravure GaN (nitrure de gallium) sont désormais maîtrisées et apportent des résolutions d’images très élevées, compatibles avec les cahiers des charges des constructeurs automobiles », explique David Hall, le fondateur et CEO de Velodyne LiDAR.

Signalons que pour asseoir son développement sur ce marché de masse, Velodyne LiDAR avait annoncé en août dernier un investissement de 150 millions de dollars issu du fabricant automobile Ford Motor et de l’éditeur chinois d’un moteur de recherche sur le Web, Baidu. Objectif : accélérer la conception et la production de capteurs lidar automobiles à haute performance et à faible coût, en s’appuyant sur le savoir-faire de la société. Au cours des dix dernières années, cette dernière a de fait développé quatre générations de systèmes lidar hybrides à semi-conducteurs intégrant le logiciel et les algorithmes brevetés de Velodyne pour la gestion d’images numériques 3D haute résolution, utilisées à des fins de cartographie, de localisation, d'identification des objets et de prévention des collisions. Des solutions capables de générer entre 300 000 et 2,2 millions de points de données par seconde dans un périmètre pouvant atteindre jusqu'à 200 mètres, et ce avec une précision au centimètre près.

On ajoutera que Velodyne LiDAR a tout récemment inauguré une usine de production à San Jose (Californie) avec l'ambition de produire plus d'un millions de capteurs lidar par an à partir de 2018 !

Du côté du canadien LeddarTech, la préoccupation est identique avec une course à la miniaturisation et à la baisse des coûts de fabrication. La société a dévoilé lors du CES 2017 des lidars 2D et 3D basés sur son circuit LeddarCore IC (modèle LCA2) et dotés d’une résolution de 512 x 64 pixels pour un angle de vue de 120 x 20 degrés et une portée de 200 mètres (pour la détection de piétons), voire 300 mètres (pour la détection de véhicules). Avec une perspective d’un coût unitaire pour une production en volume sous la barre des 100 dollars.

Reste que pour proposer aux équipementiers automobiles de rang un des systèmes lidar opérationnels, il faut associer le circuit de détection avec, notamment, le système optique du faisceau laser. Pour ce faire, LeddarTech a l’ambition de créer autour de ses technologies un écosystème pour le lidar, baptisé Leddar Ecosystem, dans lequel on trouve des fournisseurs de composants optiques comme Hamamatsu, Excelitas, Osram et TriLumina, des fournisseurs de microprocesseurs tel Texas Instruments et des éditeurs de logiciels embarqués et d’outils de développement comme PolySync et Intempora, sans oublier des spécialistes en systèmes de navigation et d’intelligence artificielle comme Global Sensing et Akka Technologies. Durant le CES, LeddarTech a montré les possibilités offertes par ses lidars embarqués sur des véhicules de chez Fiat Chrysler Automobiles et dans des solutions conçues par l’équipementier Magneti Marelli.

Pour être complet, notons aussi que les grands fabricants de semi-conducteurs ne sont pas insensibles aux charmes du lidar. La preuve en est avec Infineon qui, il y a quelques mois, a décidé de renforcer ses activités sur ce marché sensible des puces de détection dans l’automobile en rachetant la jeune société néerlandaise Innoluce fondée en 2010, un concepteur fabless de circuits de type Mems pour lidars.

Il faut dire que l’évolution de ce marché s’avère très positive. Selon une étude de Grand View Research, le marché du lidar pour applications automobiles devrait en effet atteindre 223 millions de dollars en 2024, tiré par l’arrivée en masse des voitures autonomes ou semi-autonomes. Avec en ligne de mire essentiellement, selon le cabinet d’études, deux types d’applications : les systèmes de freinage d’urgence assisté (AEB, Automatic Emergency Braking) suite à la détection d’un obstacle, et les dispositifs de conduite assistée (ACC, Adaptive Cruise Control) dans lesquels la vitesse de la voiture s’adapte afin de respecter des distances de sécurité avec les autres véhicules présents sur la route.