Sony анонсировала датчик глубины сцены на базе SPAD-технологии для LiDAR-систем

Корпорация Sony Semiconductor Solutions Corporation анонсировала выпуск первого в отрасли датчика расстояния IMX459 со стековой конфигурацией на основе детекторов фотонов SPAD, предназначенного для применения в автомобильных LiDAR-приложениях и использующего метод прямого измерения времени пролета (dToF, direct Time-of-Flight).

Новинка объединяет крошечные квадратные пиксели однофотонных лавинных диодов (SPAD, single-photon avalanche diode) размером 10 мкм и электронную схему для обработки данных и вычисления расстояния на одном чипе, что позволяет получить датчик в компактном форм-факторе с типоразмером 1/2.9, обеспечивающий высокую точность и высокую скорость измерения расстояния.

Новый датчик призван поспособствовать развитию безопасного и надежного транспорта будущего за счет улучшения характеристик обнаружения и распознавания в современных автомобильных LiDAR-системах. Эта технология необходима для массового внедрения передовых систем помощи водителю (ADAS) и технологий автономного вождения (AD).

Среди различных методов измерения расстояния в современных LiDAR-системах используются детекторы фотонов SPAD в составе датчиков dToF. Они измеряют расстояние до объекта, определяя время прохождения (разницу во времени) света, излучаемого от источника и возвращаемого к датчику после отражения от объекта. За счет таких технологий Sony, как пиксельная структура с задней подсветкой, многослойные стековые конфигурации и межсоединения Cu-Cu*5*, разработанных в ходе создания CMOS-матриц, Sony сумела получить устройство с уникальной конструкцией, которая объединяет пиксели SPAD и электронную схему вычисления расстояния в одной микросхеме. Благодаря этой технологии удалось уменьшить размеры пикселя до десяти микрон, и тем самым обеспечить компактную форму устройства и добиться высокого разрешения, которое составляет примерно 100 тысяч эффективных пикселей при формате матрицы 1/2.9. Кроме того, новое устройство отличается повышенной эффективностью обнаружения фотонов и улучшенной чувствительностью, обеспечивая высокоскоростное и высокоточное измерение расстояния с разрешением в пределах 15 сантиметров как на дальних, так и на ближних дистанциях. Продукт соответствует стандартам функциональной безопасности для автомобилей, что помогает повысить надежность LiDAR-систем. При этом размещение всей этой функциональности на одном чипе позволяет создавать еще более компактные и недорогие LiDAR-системы.

В данном продукте используется стековая конфигурация, при которой соединение Cu-Cu обеспечивает контакт между каждым пикселем SPAD с задней подсветкой (которые расположены в верхней части устройства) и вычислительной схемой для расчета расстояния (в нижней части устройства). Такой подход позволяет получить конструкцию, в которой логическая схема размещена под пикселями, с сохранением высокой светосилы и малого размера пикселя — всего 10 мкм. Кроме того, поверхность на которую падает свет в датчике, имеет неровности для его преломления, что позволяет повысить скорость поглощения. Эти особенности обеспечивают высокую эффективность обнаружения фотонов на уровне 24% при длине волны 905 нм, широко используемой в лазерных источниках света автомобильных LiDAR-систем. Это позволяет, например, обнаруживать удаленные объекты, обладающие низким коэффициентом отражения, с улучшенным разрешением и с более высокой точностью определения расстояния. Кроме того, в продукте реализована активная схема заряда, доступная благодаря использованию соединения Cu-Cu для каждого пикселя, что в обычных условиях обеспечивает время отклика для каждого фотона примерно 6 наносекунд.

Такая стековая конфигурация обеспечивает высокую скорость и точность измерения расстояний с разрешением в пределах 15 сантиметров как на больших, так и на малых дистанциях. Это способствует улучшению характеристик обнаружения и распознавания объектов в автомобильных LiDAR-системах.