索尼将SPAD传感器和逻辑堆叠在汽车激光雷达的单片机中

发布时间: 2023-05-04 10:32:35 电子资讯发布人: 久芯网浏览量: 82

除了汽车摄像头和毫米波雷达等传感设备外，激光雷达越来越成为高精度检测和识别路况以及汽车和行人等物体位置和形状的重要组成部分。然而，激光雷达仍有一些技术障碍，包括需要进一步提高测距性能，无论使用环境和条件如何，都需要提供更高的安全性和可靠性，...

除了汽车摄像头和毫米波雷达等传感设备外，激光雷达越来越成为高精度检测和识别路况以及汽车和行人等物体位置和形状的重要组成部分。然而，激光雷达仍有一些技术障碍，包括需要进一步提高测距性能，无论使用环境和条件如何，都需要提供更高的安全性和可靠性，以及转向固态设计以实现更紧凑的形式和更低的成本。目前正在采取各种举措来应对这些挑战。

在用于激光雷达距离测量的各种方法中，单光子雪崩二极管（SPAD）像素被用作直接飞行时间（dToF）传感器中的一种检测器，该传感器通过检测从光源发射的光的飞行时间（时间差）来测量到物体的距离，直到它被物体反射后返回传感器。

索尼表示，它已经成功地在单个芯片上创建了一种独特的设备结构，包括SPAD像素和测距处理电路，它声称这是汽车激光雷达的行业首创，其新的IMX459 SPAD深度传感器计划从2022年3月开始采样。新传感器将通过提高高级驾驶员辅助系统（ADAS）和自动驾驶（AD）所需的汽车激光雷达检测和识别性能，为未来的安全出行做出贡献。

新的IMX459在一个芯片上封装了一个微小的10μm正方形单光子雪崩二极管（SPAD）像素和测距处理电路，形成了一个紧凑的1/2.9型形状因子，可以实现高精度、高速的测距。（资料来源：索尼）

新的IMX459利用了索尼在CMOS图像传感器开发中创造的技术，如背光像素结构、堆叠配置和Cu-Cu连接。这种设计有助于实现微小的10μm正方形像素大小，在1/2.9类型的格式上实现紧凑的形式和约100000个有效像素的高分辨率。它还提高了光子探测效率和响应能力，能够以15厘米的分辨率进行高速、高精度的测距，从远距离到近距离。该产品符合汽车应用的功能安全标准，有助于提高激光雷达的可靠性，单片结构有助于实现更紧凑、低成本的激光雷达。

该产品采用堆叠配置，其中Cu-Cu连接用于实现背光SPAD像素芯片（顶部）和配备有测距处理电路的逻辑芯片（底部）之间的每个像素的导通。这允许将电路放置在像素芯片底部的配置，保持高孔径比，同时产生较小的10μm正方形像素尺寸。该产品还采用表面不规则的光入射平面来折射入射光，从而提高吸收率。

这些特征导致在汽车激光雷达激光光源中常用的905nm波长下具有高达24%的光子检测效率。例如，可以在高分辨率和距离分辨率下检测具有低反射率的远处物体。此外，在电路部分上包括有源充电电路，该有源充电电路为每个像素提供Cu-Cu连接，允许每个光子在正常操作时的响应速度约为6纳秒。

该产品还将通过认证，以满足AEC-Q100 2级汽车电子元件可靠性测试的要求。索尼还推出了一种符合ISO26262汽车功能安全标准的开发流程，并支持功能安全要求级别ASIL-B（D），用于故障检测、通知和控制等功能。所有这些都将有助于提高激光雷达的可靠性。

索尼还开发了一种配备该新产品的机械扫描激光雷达参考设计，目前正在向客户和合作伙伴提供。提供该设计将帮助客户和合作伙伴在激光雷达开发过程中节省工时，并通过优化设备选择来降低成本。