Terahertz-Sensoren sollen autonomes Fahren günstiger und sicherer machen

Das US-Unternehmen Teradar hat mit seinen Terahertz-Sensoren eine Technologie vorgestellt, die Radar und Lidar in autonomen Fahrzeugen ersetzen könnte. Die Sensoren erreichen laut Unternehmen eine 20-fach höhere Auflösung als konventionelles Automotive-Radar und sollen dabei deutlich günstiger bleiben als Lidar-Systeme. Für die Weiterentwicklung sammelte Teradar in einer Series-B-Runde 150 Millionen US-Dollar ein.

Lücke zwischen Radar und Lidar

Hintergrund der Entwicklung ist eine technologische Lücke in der Fahrzeugsensorik: Radar im 24- und 77-GHz-Bereich liefert zwar große Reichweite, aber nur geringe Auflösung. Lidar erzeugt scharfe Bilder, ist jedoch teuer und fällt bei schlechtem Wetter aus. Kameras wiederum sind anfällig für Blendung. Terahertz-Sensoren nutzen Frequenzen zwischen 300 Gigahertz und mehreren Terahertz und sollen genau diese Lücke schließen. Teradar bezeichnet diesen Bereich als "Goldilocks-Frequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums", der eine Balance zwischen Radar-Reichweite und Lidar-Auflösung biete.

Teradar-CEO Matt Carey bringt die Schwäche bisheriger Systeme auf den Punkt: "LiDAR ist unglaublich präzise, aber teuer und fällt bei schlechtem Wetter aus, Nebel, Regen, Schnee." Die neue Sensorkategorie solle dagegen deutlich besser performen als Radar und Lidar zusammen, so Carey. Terahertz-Wellen verhalten sich dabei teils wie ein mmWave-Signal, teils wie Infrarotlicht, wodurch sie 4D-Imaging ermöglichen und die Fahrzeugerkennung bei nahezu allen Wetter- und Lichtverhältnissen verbessern sollen.

Reichweite und Frequenzbereich

Nach bisherigen Angaben erreichen Terahertz-Sensoren eine Objekterfassung von bis zu 300 Metern. Für autonome Fahrzeuge gilt insbesondere der Sub-Terahertz-Bereich zwischen 150 und 300 Gigahertz als vielversprechend. An dieser Frequenznutzung arbeitet auch das EU-Projekt Car2TERA, das mit 4,2 Millionen Euro gefördert wird und Sub-THz-Technologien für Fahrzeugsensorsysteme sowie deren Sensorfusion entwickelt. Solche Fördervorhaben zeigen, dass die Technologie über einzelne Unternehmen hinaus als strategisch relevant für die europäische Automobilindustrie gilt.

Materialfrage als Kernproblem

Trotz der vielversprechenden Eigenschaften ist die Terahertz-Sensorik bislang nicht massentauglich. Für leistungsfähige Chips wird das Halbleitermaterial Indiumphosphid benötigt, in dem sich Elektronen schneller bewegen als in gewöhnlichem Silizium. Diese Materialabhängigkeit macht die Massenproduktion aufwendiger und teurer als bei etablierten Siliziumchips. Wie sich die Fertigung kosteneffizient skalieren lässt, ist eine der zentralen offenen Fragen, die Teradar und andere Anbieter noch beantworten müssen. Ebenso ungeklärt ist, wie sich Terahertz-Daten in bestehende Sensorfusions-Algorithmen von Fahrzeugen integrieren und kalibrieren lassen.

Solche technischen Unsicherheiten sind kein Einzelfall in der Branche autonomer Fahrzeuge. Erst kürzlich zeigten Rückrufe von Robotaxis wegen Softwarefehlern, wie anfällig aktuelle Sensor- und Erkennungssysteme im Alltagsbetrieb noch sind. Neue Sensortechnologien wie Terahertz-Systeme sollen solche Schwachstellen langfristig reduzieren, müssen sich aber erst in der Praxis beweisen.

Modulare Architektur und Zeitplan

Teradar setzt auf eine Modulare Terahertz-Engine, die Transmissions-, Empfangs- und Verarbeitungschips kombiniert und für Fahrerassistenzsysteme bis hin zu vollständig autonomen Fahrzeugen der Stufen 1 bis 5 einsetzbar sein soll. Das Unternehmen arbeitet dafür mit acht Tier-1-Zulieferern und führenden Fahrzeugherstellern in den USA und Europa zusammen. Als Zielmarke für die kommerzielle Fahrzeugproduktion nennt Teradar das Jahr 2028.

Ausblick

Teradar sieht in der breiten Verfügbarkeit von Terahertz-Sensoren das Potenzial, jährlich mehr als 150.000 tödliche Verkehrsunfälle weltweit zu verhindern. Ob dieses Ziel erreichbar ist, hängt jedoch stark davon ab, wie schnell die Materialfrage bei Indiumphosphid gelöst wird und welche regulatorischen Zertifizierungen für eine Straßenzulassung bis 2028 noch erforderlich sind. Beide Punkte gelten in der Branche derzeit als ungeklärt.