随着新能源汽车和自动驾驶的快速发展，激光雷达作为智能系统中重要的感知设备，近年来市场参与者和创新产品如雨后春笋般涌现。预计到2025年，全球市场规模将达到136亿美元，中国激光雷达市场预计到2030年将达到136亿美元。当然，除了汽车，具有定位功能、目标识别和轨迹跟踪的激光雷达也广泛应用于大气水域监测、建模和测绘AGV物流车等领域。 激光雷达系统主要由发射模块、接收模块、扫描模块和信息处理四部分组成。激光雷达作为一种传感器，需要精确的时间计量系统和距离测量算法。常用于时间计量系统TDC方法。 
时间数据转换器(TDC)常用于测量时间间隔，广泛应用于飞行时间测量领域。分辨率是一个重要的参数，但TDC线性会直接影响整个系统的精度。特别是近年来汽车自动驾驶的快速增长（ADAS）激光雷达利用光测距（LiDAR）为了提高可靠性，需要每秒多次测量。所以，在现代TDC不仅要改进系统结构TDC还要提高分辨率TDC线性度，对采样率要求更高。 激烈的市场竞争增加了对开发时间少、原型实现快、综合成本低的需求，使得更多的设备制造商选择使用 FPGA来解决。从架构设计和制造工艺到开发工具，FPGA都在不断地进步，使得FPGA可以缩小性能ASIC的差距。因此，基于FPGA的TDC系统开始集成到最终产品中FPGA不再是原型验证平台。 在TDC在研究中，硬件系统的运行速度不再是瓶颈，所以今天的主要目标是提高应用领域TDC线性和分辨率。在FPGA实现中，TDC系统结构受可用逻辑单元和布局布线资源的限制。所以选择更合适TDC应用的FPGA架构对TDC算法实现和最终性能至关重要。毫无疑问，在实现相同算法时，使用更合适FPGA架构可以带来更好的性能和更少的资源浪费。 到目前为止，基于延迟链(TDL)的TDC是最常见的，下图显示了TDL-TDC基本原理。利用FPGA延迟链的基本延迟单元设计(TDL)是整个FPGA TDC的核心。其中TDL最大长度(测量范围)，TDL抽头(TAP)最小延迟(分辨率)和误差(线性度)决定FPGA TDC性能的重要参数，这些参数都是由FPGA决定的结构直接影响整个结构TDC性能上限设计。 在今天的FPGA TDC在应用中，通常使用它来获得最佳的分辨率和精度FPGA构建内进位链TDL。 如下图所示，FPGA最短可控延迟的布线资源是基本逻辑单元之间的进位链，因为进位链的布线受到影响FPGA由于硬件架构的限制，每个级别的相对位置不会受到限制FPGA的PnR算法变得不受控制。 进位链只能从逻辑单元中加法器的进位输出(CO)加法器的进位输入连接到相邻逻辑单元(CI)，所以相邻的抽头（TAP）延迟差是固定的，也是最小的。抽头采样链TAP信号进行采样获得温度计二进制编码值。 可以看出，连接到基本逻辑单元的进位链的最小延迟和延迟误差将直接影响整个链路的测量分辨率和线性度。连续级联的最大级数将影响进位链的测量范围。虽然测量范围不是主要问题，因为我们可以使用采样时钟的周期计数器进行粗计数，以获得更广的测量范围，但我们的总进位链延迟时间仍然需要覆盖至少一个时钟周期。 传统的FPGA架构的布线资源和逻辑资源是固定的。为了更好地平衡局部布线资源和全球布线资源，提高布线资源的利用率和通用率，基本功能将结构结合为层次结构，每个层次都有相应的局部布线资源。用这种结构建造TDL的时候，属于不同层级的进位链资源具有不同的延迟，从而影响整个TDL线性和分辨率。 以X家7系列为例，基本结构为Slice，Slice进位链架构为Carry4。使用Carry4构建的延迟链跨越Slice同属进位链Slice内的进位链延迟是不同的。而UltraScale架构的Carry8也有同样的问题。 而A家的Cyclone5系列更为复杂。它的基本结构是LAB，每个LAB包含10个ALM，分为上下五个ALM一组。所以用Cyclone构建5的进位链TDL，每个LAB内跨越两个ALM组的进位链延迟不同于同一组的进位链延迟，跨越LAB进位链延迟也不同。
易灵思原创Quantum结构、逻辑资源和路由开关采用小颗粒随变单元XLR构成，不再像传统FPGA将基本功能和布线资源组织成多层次结构。XLR逻辑单元或路由开关可根据需要配置。这种结构不仅可以获得一半的面积和一半的功耗，还可以获得更高的性能和更低的功耗。此外，进位链设计用于此类结构TDC具有天然的优势：
- 没有传统FPGA在实现相同算法的前提下，进位链各级之间的延迟没有区别。Quantum架构FPGA实现TDC线性和分辨率更好。
- 可实现跨度为整个纵列的超长连续进位链，测量范围较宽TDC应用实现变得更加灵活
以Trion系列FPGA的T以35为例，最长478级连续可建成50级ps步进延迟链：
钛金系列FPGA，以Ti以35为例，最长318级连续可建成21ps步进延迟链：
基于Quantum架构的Trion钛系列FPGA，在TDL TDC所有传统架构的应用都有FPGA不具备的自然优势，能给用户系统带来更好的性能，更低的功耗，更低的成本。 业内已有知名度LiDAR使用易灵思的厂家FPGA实现TDC应用，形成多型号产品的批量生产和交付。在全面展开的自动驾驶领域和其他领域TDC易灵思的相关领域FPGA设备必须占有非常重要的份额。 易灵思FPGA独特之处在于传统FPGA采用架构创新Quantum架构使其功耗、性能、面积达到最佳配合，16nm钛系列基于更优化Quantum架构，将其PPA优势带到了新的高度。正是这种独特创新的架构，加上自主创新的全过程编译软件—Efinity，使易灵思不受任何知识产权的限制，FPGA产品可以在全球销售。 易灵思已量产40nm和16nm FPGA，是国内第一批量产16nm的FPGA制造商。部分产品已通过车辆规范认证，包括AEC-Q100可靠性认证和ISO26262功能安全标准。相信高质量的质量保证和技术服务能给您的应用带来更高的价值提升。