Le développement de la technologie LiDAR pour véhicules autonomes s'accélère au Canada

 

- Ottawa, Ontario

La dernière version de l'appareil photo de votre téléphone cellulaire est dotée d'une technologie de détection et de télémétrie par ondes lumineuses (LiDAR) qui permet de prendre des photos d'une qualité autrefois inégalée. Ce type d'appareil photo à onde continue modulée en fréquence utilise des impulsions laser qui sont invisibles pour l'œil humain et qui permettent de mesurer la profondeur d'un lieu, d'en cartographier les environs et de créer des images en 3 dimensions (3D) de ce qui se trouve devant et autour.

On peut toutefois se servir de la technologie LiDAR à des fins beaucoup plus importantes, comme aider les véhicules autonomes à « voir » grâce à un laser, à un analyseur, à un récepteur GPS spécialisé et à une unité de traitement des signaux. En effet, au moyen de lasers à faible bruit, la technologie LiDAR permet aux voitures de savoir en temps réel où elles se trouvent dans un espace en 3D. Grâce à des capteurs, les véhicules peuvent éviter les obstacles et prendre des décisions cruciales en cours de route.

« Le véhicule autonome est l'une des inventions les plus importantes de ce siècle, et la technologie LiDAR en est l'une des principales technologies habilitantes », indique Velko Tzolov, directeur général au Centre de recherche en électronique et photonique avancées du Conseil national de recherches du Canada (CNRC). « En plus d'être utilisée dans le domaine de l'automobile, cette technologie présente des applications dans les secteurs de l'aérospatiale, de la défense, de l'exploitation minière et de la télédétection, de sorte que la dépendance du monde à l'égard de cet élément essentiel des systèmes de navigation croîtra de manière exponentielle. » Selon la firme Allied Market Research, le marché mondial de la technologie LiDAR pour automobile devrait à lui seul engranger 1,83 milliard de dollars d'ici 2028. En 2020, il valait 221,7 millions de dollars.

Il reste encore beaucoup à faire avant que les systèmes LiDAR puissent prendre entièrement réellement les commandes d'un véhicule autonome. Comme les instruments comportent des pièces mobiles, leur fonctionnement est influencé par les fluctuations de température, l'humidité, le brouillard et d'autres éléments, ainsi que par les vibrations du véhicule. Leur portée est également limitée, ce qui fait en sorte que les unités de traitement des véhicules n'ont pas le temps de gérer avec précision toutes les données qu'elles reçoivent. Leur coût peut également être prohibitif.

Une puce laser photonique révolutionnaire, optimisée pour le LiDAR, sur le bout de votre doigt.

La bonne nouvelle, c'est que le CNRC, en partenariat avec le concepteur québécois de puces laser TeraXion, une entreprise acquise par indie Semiconductor, travaille à accélérer le développement de la technologie en combinant l'intégration photonique aux composantes des systèmes LiDAR afin d'en améliorer de façon considérable la portée et le rapport coût-efficacité. « Nous avons créé un dispositif qui offre le meilleur rendement de sa catégorie, qui est adapté à l'utilisation des systèmes LiDAR et qui ne nécessite pas de composantes coûteuses ou complexes pour optimiser le signal », affirme Michael Davison, chef des relations avec les clients du Centre canadien de fabrication de dispositifs photoniques du CNRC. « L'ensemble de ces fonctionnalités tiennent dans une puce laser à semi-conducteurs durable qui est plus petite qu'un ongle! »

indie Semiconductor a récemment promis des investissements qui permettront non seulement à TeraXion de rester un moteur essentiel de la recherche-développement (R-D) dans le secteur canadien de la photonique, mais également de prendre de l'expansion au pays. Bien que ce fournisseur multinational de solutions pour les véhicules autonomes et les systèmes avancés d'aide à la conduite soit établi aux États-Unis, ses investissements au Canada permettront de repousser toujours plus les limites de la science, en ayant le CNRC comme partenaire clé.

Une technologie de conduite autonome ayant la précision du laser

Les lasers font partie intégrante de tout système LiDAR, et les fournisseurs offrent de nombreux choix à ce titre. Alors que le marché des véhicules à conduite autonome prend de la vitesse, les fabricants d'équipement d'origine et les clients de niveau 1 sont de plus en plus à la recherche de solutions à rendement élevé qui sont peu coûteuses et qui amélioreront la sécurité.

Dans un contexte où les enjeux sont élevés, la technologie laser unique de TeraXion est un choix de premier plan pour le marché émergent des solutions LiDAR à onde continue modulée en fréquence. En tirant parti de la technologie laser de TeraXion, la solution mise au point par indie Semiconductor permettra de décupler le rendement du système et d'en réduire considérablement le coût.

« L'expertise reconnue du CNRC en matière de technologie laser nous a permis de développer cette puce laser ultra performante et extrêmement silencieuse », explique Ghislain Lafrance, président et chef de la direction de TeraXion. « Le Programme d'aide à la recherche industrielle du Conseil national de recherches du Canada (PARI CNRC) a également appuyé nos efforts pour innover et élargir nos activités grâce à des services-conseils et au financement de projets de recherche-développement. »

En combinant leur expertise dans les domaines de la photonique, des lasers et des technologies de détection, le CNRC et TeraXion ont créé à Québec un grand prototype de démonstration qui a permis de valider la recherche de pointe. Avec la collaboration de géants mondiaux tels que le fabricant allemand de pièces automobiles Bosch et l'intégrateur de systèmes Honeywell International, ils sont arrivés à réduire la taille du prototype de manière à créer un dispositif laser sur puce à largeur de raie étroite, un dispositif miniaturisé et intégré dont le rendement dépasse celui des produits courants de l'industrie.

« En seulement 3 ans, nous avons fait des progrès incroyables concernant cet objectif. Nous avons également créé des brevets communs pour protéger notre capital intellectuel respectif, ajoute M. Davison. Lorsque TeraXion a publié ses résultats prometteurs et les a présentés lors du congrès international Photonics West 2020, cela a suscité un intérêt extraordinaire dans divers marchés, notamment celui des systèmes LiDAR pour véhicules autonomes et les systèmes avancés d'aide à la conduite. »

L'intérêt suscité a fait en sorte que TeraXion a reçu une offre qu'elle ne pouvait pas refuser : un rachat de l'ordre de 159 millions de dollars américains par indie Semiconductor. « Cette transaction visionnaire permet de combiner l'expérience d'indie Semiconductor en matière de signaux mixtes, d'unités de traitement des signaux numériques, de logiciels et de gestion de l'énergie avec nos technologies laser et de détection, affirme M. Lafrance. Ensemble, nous pouvons créer des solutions inégalées pour les systèmes avancés d'assistance au conducteur et la conduite autonome, ainsi que pour les applications à haute fiabilité adjacentes. »

TeraXion et le CNRC entendent continuer de faire progresser la technologie dans le but de répondre aux besoins du marché en matière de lancement de nouveaux produits efficaces. Il s'agira notamment d'améliorer la conception de produits en vue de leur fabrication, d'en garantir la fiabilité et d'en démontrer l'extensibilité — un grand pas à franchir avant le déploiement de masse des voitures à conduite autonome.

Accélération du développement de la technologie LiDAR au Canada et ailleurs

Puisqu'elle a été achetée par indie Semiconductor, TeraXion aura désormais non seulement accès à un ensemble plus large de technologies, mais également à du financement des marchés financiers ainsi qu'à la chaîne d'approvisionnement mondiale de la multinationale. Établie dans la ville de Québec, qui est une plaque tournante de la photonique de renommée internationale, TeraXion constituera le siège mondial d'indie Semiconductor en ce qui concerne la R-D et la fabrication de produits photoniques. L'entreprise dispose déjà d'un vaste réseau de ressources dans l'ensemble du Canada, en plus de ses capacités locales qui comprennent le personnel hautement qualifié du Centre d'optique, photonique et laser (COPL) de l'Université Laval et de l'Institut national d'optique (INO).

Selon M. Tzolov, la transaction crée des possibilités non seulement pour TeraXion, mais aussi pour le Canada et le CNRC. « En accélérant et en mettant à l'échelle la production, TeraXion sera en mesure d'accroître ses activités au Québec et de contribuer à l'écosystème de la photonique dans tout le Canada. Cela se traduira par la création d'emplois, l'expansion du secteur de la fabrication et une croissance économique. »

Le rôle du CNRC en tant que moteur d'aide aux PME comme TeraXion repose sur une approche cohésive et globale qui touche tous les angles du développement technologique, dans le but d'accélérer la réussite des clients. Dans le cas TeraXion, le Centre de recherche en électronique et photonique avancées du CNRC a mis à la disposition de l'entreprise un groupe de recherche sur les matériaux de pointe comprenant des concepteurs et des experts des matériaux qui ont fourni des modèles, de nouvelles conceptions de structures et d'autres formes de soutien à la R-D. Tandis que le Centre canadien de fabrication de dispositifs photoniques travaille à la mise au point du processus, au prototypage et à la production à petite échelle en vue d'une extensibilité de la technologie, le PARI CNRC, quant à lui, fournit des conseils commerciaux, offre du financement et permet l'établissement de liens au sein des écosystèmes nationaux et internationaux.

« Au fur et à mesure que la technologie progressera et donnera lieu à des applications commerciales à grande échelle, nos experts du CNRC travailleront à la conception des produits de prochaine génération afin d'aider TeraXion à demeurer concurrentielle »

M. Tzolov.

Lorsque l'on emprunte la voie de la collaboration, l'avenir est prometteur!

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