Design of a multi-chip low-side laser driver in a system on package for lidar application

This thesis is the result of an internship held at Infineon Technologies Italia s.r.l., in Padua, from 5 April to 5 December. The Body Power group of the company deals with the design and testing of DC-DC converters for driving LEDs in the automotive sector. Collaboration with this group has helped to acquire all the necessary knowledge to succeed in the proposed project. This project concerns the design of a laser driver for LiDAR systems and the implementation of a related test PCB. Furthermore, it was decided to use GaN devices for better performance and to insert them into a multi-chip with dedicated drivers and logic. The results obtained are very promising, especially compared to those of other companies operating in the sector. This was an ambitious project in terms of innovation and the company could start a new branch dedicated to LiDAR systems in the Padua office. The goal is to be able to generate very short light pulses using laser diodes piloted by a multi-chip composed by driver and GaN. The dedicated internal logic leaves the freedom to create pulses internally and externally, giving the user a wide range of possible combinations. The main tools used in these 8 months were Virtuoso by Cadence for schematic simulations and Altium Designer for PCB design. Infineon Technologies has offered licenses and devices needed to achieve the final result.

Questa tesi è il risultato di uno stage svolto presso Infineon Technologies Italia s.r.l., sede di Padova, dal 5 aprile al 5 dicembre. Il gruppo Body Power dell'azienda si occupa della progettazione e test riguardanti convertitori DC-DC per il pilotaggio di LED nel settore dell’automotive. La collaborazione con questo gruppo ha contribuito ad acquisire tutte le conoscenze necessarie per avere successo nel progetto proposto. Questo progetto riguarda il design di un laser driver per sistemi LiDAR e l'implementazione di una PCB di test correlata. Inoltre, è stato scelto di utilizzare i dispositivi GaN per prestazioni migliori e di inserirli all'interno di un multi-chip con driver e logica dedicati. I risultati ottenuti sono decisamente promettenti soprattutto comparati a quelli di altre aziende operanti nel settore. Questo è stato un progetto ambizioso in termini di innovazione e l'azienda potrebbe avviare un nuovo ramo dedicato proprio ai sistemi LiDAR nella sede di Padova. L'obiettivo è essere in grado di generare impulsi di luce molto brevi utilizzando diodi laser pilotati da un multi-chip composto da driver e GaN. La logica interna dedicata lascia la libertà di creare impulsi internamente ed esternamente, offrendo all'utente una vasta gamma di possibili combinazioni. Gli strumenti principali utilizzati in questi 8 mesi sono stati Virtuoso di Cadence per le simulazioni degli schematici e Altium Designer per la progettazione della PCB. Infineon Technologies ha offerto licenze e dispositivi necessari per raggiungere il risultato finale.