技術(shù)

索尼開(kāi)發(fā)出堆疊式激光傳感器IMX459 用于汽車(chē)LiDAR

蓋世汽車(chē) 劉麗婷 2021-09-07 13:36

蓋世汽車(chē)訊 9月6日，索尼半導(dǎo)體解決方案（Sony Semiconductor Solutions）公司宣布推出行業(yè)首個(gè)堆疊式SPAD深度傳感器IMX459，用于使用直接飛行時(shí)間（dToF）方法的汽車(chē)LiDAR應(yīng)用。該產(chǎn)品將微小的10 μm方形單光子雪崩二極管（SPAD）像素和測(cè)距處理電路封裝在單個(gè)芯片上，從而形成緊湊的1/2.9型外形尺寸，提供高精度、高速距離測(cè)量。

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（圖片來(lái)源：索尼）

隨著高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛（AD）的普及，該全新傳感器可提高汽車(chē)LiDAR檢測(cè)和識(shí)別性能，從而有助于實(shí)現(xiàn)安全、可靠的未來(lái)出行。

除了車(chē)載攝像頭和毫米波雷達(dá)等傳感設(shè)備外，激光雷達(dá)作為一種高精度檢測(cè)和識(shí)別道路狀況以及汽車(chē)和行人等物體的位置和形狀的方法，正變得越來(lái)越重要。但在進(jìn)一步推動(dòng)LiDAR發(fā)展并擴(kuò)大市場(chǎng)中，一些技術(shù)障礙仍然存在，包括需要進(jìn)一步提高測(cè)距性能、在所有環(huán)境條件下提供更高的安全性和可靠性，以及轉(zhuǎn)向固態(tài)設(shè)計(jì)以使外觀更緊湊且成本更低。為解決上述問(wèn)題，人們提出了眾多方案。

用于LiDAR距離測(cè)量的各種方案中，SPAD像素用作dToF傳感器中的一種檢測(cè)器，即測(cè)量與物體間的距離，方法是通過(guò)檢測(cè)從光源發(fā)出的光，在被物體反射后回到傳感器的飛行時(shí)間（時(shí)間差）。通過(guò)利用索尼在CMO圖像傳感器開(kāi)發(fā)過(guò)程中創(chuàng)造的背照式像素結(jié)構(gòu)、堆疊配置和Cu-Cu連接等技術(shù)，索尼成功地構(gòu)建了獨(dú)特的設(shè)備結(jié)構(gòu)，其中包括單芯片上的SPAD像素和測(cè)距處理電路。該設(shè)計(jì)有助于實(shí)現(xiàn)微小的10 μm方形像素尺寸，從而在1/2.9類(lèi)型格式上實(shí)現(xiàn)外形緊湊及約100,000個(gè)有效像素的高分辨率。此外，它還提供增強(qiáng)的光子檢測(cè)效率和改進(jìn)的響應(yīng)能力，能夠以15厘米的距離分辨率從遠(yuǎn)距離到近距離進(jìn)行高速、高精度的距離測(cè)量。該產(chǎn)品符合汽車(chē)應(yīng)用的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，有助于提高激光雷達(dá)的可靠性，且其單芯片結(jié)構(gòu)有助于實(shí)現(xiàn)更緊湊、低成本的激光雷達(dá)。

（視頻來(lái)源：索尼）

本產(chǎn)品采用堆疊式配置，其中Cu-Cu連接可用來(lái)導(dǎo)通背照式SPAD像素芯片（上）和配備測(cè)距處理電路的邏輯芯片（下）之間的每個(gè)像素。因此可實(shí)現(xiàn)在像素芯片底部配置電路，并保持高開(kāi)口率，以及10 μm的小像素尺寸。該產(chǎn)品還采用表面不規(guī)則的光入射面來(lái)折射入射光，從而提高吸收率。上述特性使汽車(chē)LiDAR激光光源常用的905 nm波長(zhǎng)的光子檢測(cè)效率高達(dá)24%。例如，可以在高分辨率和距離分辨率下檢測(cè)反射率低的遠(yuǎn)處物體。此外，電路部分包含有源充電電路，每個(gè)像素都有一個(gè)Cu-Cu連接，允許每個(gè)光子在正常工作時(shí)的響應(yīng)速度約為6納秒。

（圖片來(lái)源：索尼）

該產(chǎn)品符合AEC-Q100 2級(jí)汽車(chē)電子元件可靠性測(cè)試的要求。索尼還推出了符合ISO 26262汽車(chē)功能安全標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)流程，支持功能安全要求級(jí)別ASIL-B（D），用于故障檢測(cè)、通知和控制等功能，從而進(jìn)一步提高LiDAR的可靠性。

索尼還開(kāi)發(fā)了配備這款新產(chǎn)品的機(jī)械掃描LiDAR參考設(shè)計(jì)，現(xiàn)已提供給客戶(hù)和合作伙伴。該設(shè)計(jì)將幫助客戶(hù)和合作伙伴節(jié)省LiDAR開(kāi)發(fā)時(shí)間，并通過(guò)優(yōu)化設(shè)備選擇來(lái)降低成本。