Sony va lansa un senzor de adâncime SPAD cu o configurație stratificată pentru aplicații auto LiDAR, o premieră* în industrie

Sony contribuie astfel la siguranța și securitatea mobilității viitorului, prin oferirea unor capacități îmbunătățite de recunoaștere și detectare pentru aplicațiile LiDAR din domeniul auto

Atsugi, Japonia — Sony Semiconductor Solutions Corporation a anunțat astăzi că va lansa un senzor de adâncime SPAD cu o configurație stratificată – IMX459 care va fi folosit pentru aplicații auto LiDAR, utilizând metoda direct Time-of-Flight (dToF), o premieră[1] în industrie.

Acest produs îmbină micii pixeli[2] pătrați de 10 μm cu fotodiode avalanșă uni-foton (SPAD- Single Photon Avalanche Diode) și circuitul de procesare pentru măsurarea distanței într-un singur cip, rezultând un circuit compact de tip 1/2.9, care oferă o măsurare a distanței de mare precizie și de mare viteză.

Noul senzor contribuie la siguranța și securitatea viitorului mobilității, îmbunătățind performanțele de recunoaștere și detectare LiDAR a autovehiculelor, tot mai necesare odată cu popularizarea sistemelor avansate de asistență a șoferului (ADAS) și a conducerii autonome (AD).

În plus față de dispozitivele utilizate pentru detectare, cum ar fi camerele auto și radarele cu unde milimetrice, LiDAR este din ce în ce mai important ca metodă de recunoaștere și detectare de înaltă precizie a condițiilor rutiere, dar și a locației și formei obiectelor precum mașinile și pietonii. Între timp, pentru ca LiDAR să evolueze și să pătrundă pe piață, rămân obstacolele tehnice – inclusiv necesitatea îmbunătățirilor suplimentare în ceea ce privește performanța măsurării distanței, furnizarea unei mai mari siguranțe și fiabilități, indiferent de mediul de utilizare și de condiții, și trecerea la un design[4] solid-state, pentru a obține o formă mai compactă și costuri mai mici. În acest sens, există diverse inițiative în curs de abordare a acestor provocări.

Dintre diferitele metode utilizate pentru măsurarea distanței LiDAR, pixelii SPAD sunt folosiți ca un tip de detector într-un senzor dToF, care măsoară distanța față de un obiect prin detectarea timpului de deplasare (diferența de timp) a luminii emise de la o sursă până când aceasta se întoarce la senzor, după ce a fost reflectată de respectivul obiect. Utilizând tehnologiile Sony, precum o structură de pixeli cu iluminare din spate, configurații stratificate și conexiuni[5] Cu-Cu concepute în procesul de dezvoltare a senzorilor de imagine CMOS, Sony a reușit să obțină construcție unică a dispozitivului care include pixeli SPAD și un circuit de procesare a măsurării distanței pe un singur cip. Acest design ajută la obținerea unor pixeli pătrați de dimensiuni minuscule, 10 μm , oferind o formă compactă și o rezoluție înaltă de aproximativ 100,000 de pixeli efectivi pe un format de tip 1/2.9. De asemenea, oferă o eficiență sporită pentru detectarea fotonilor și o reacție îmbunătățită, permițând măsurarea distanței cu o mare viteză și precizie, de la la rezoluții de 15 centimetri, de la distanțe lungi la distanțe scurte. Produsul respectă standardele de siguranță și funcționare pentru aplicațiile auto, care contribuie la îmbunătățirea fiabilității LiDAR, iar construcția pe un singur cip contribuie la obținerea unei tehnologii LiDAR mai compacte și mai ieftine.

Principalele caracteristici

• Performanță de măsurare a distanței de mare viteză, de înaltă precizie, datorită unei configurații stratificate, cu pixeli SPAD de 10 μm pătrați și circuit de procesare a măsurării distanței

Acest produs utilizează o configurație stratificat[, unde este utilizată o conexiune Cu-Cu este pentru a atinge proprietățile de conducție pentru fiecare pixel, între cipul de pixeli SPAD cu iluminare din spate (în partea superioară) și cipul logic echipat cu circuitul de procesare a măsurării distanței (în partea inferioară). Acest lucru permite o configurație în care circuitul este plasat în partea inferioară a cipului de pixeli, menținând un nivel[6] de deschidere ridicat și rezultând în același timp o dimensiune mică de 10 μm a pixelilor pătrați.

Produsul folosește, de asemenea, un plan de incidență a luminii cu o suprafață neregulată, pentru a refracta lumina incidentă, sporind astfel rata de absorbție. Aceste caracteristici au ca rezultat o eficiență ridicată de detectare a fotonilor de 24% pe lungimea de undă de 905 nm utilizată în mod obișnuit în sursele de lumină laser LiDAR auto. De exemplu, este posibil să fie detectate obiecte îndepărtate cu o rată de reflexie scăzută la rezoluție mare, de la distanță. În plus, un circuit de reîncărcare activ este inclus pe secțiunea circuitului, oferind o conexiune Cu-Cu pentru fiecare pixel și permițând o viteză de răspuns de aproximativ 6 nanosecunde[7] la funcționare normală pentru fiecare foton.

Această construcție stratificată unică permite măsurarea distanței cu mare viteză și precizie la rezoluții cu o marjă de 15 centimetri, de la distanțe lungi la distanțe scurte, contribuind astfel la performanțe îmbunătățite de recunoaștere și detectare a LiDAR în domeniul auto.

• Respectarea standardelor de funcționare în siguranță pentru aplicațiile auto contribuie la îmbunătățirea fiabilității LiDAR

Acest produs va fi certificat ca îndeplinind cerințele testelor de fiabilitate a componentelor electronice auto de gradul 2 AEC-Q100. Sony a introdus, de asemenea, un proces de dezvoltare care respectă standardele de siguranță funcțională a automobilelor ISO 26262 și acceptă nivelul cerințelor de siguranță funcțională ASIL- B(D) pentru funcționalități precum detectarea defecțiunilor, notificarea și controlul. Toate acestea vor contribui la îmbunătățirea fiabilității LiDAR.

Specificații cheie

Design de referință de scanare mecanică LiDAR

Sony a dezvoltat, de asemenea, un design de referință de scanare[8] mecanică LiDAR echipat cu acest nou produs, care este oferit clienților și partenerilor. Design-ul îi va ajuta să economisească timp în procesul de dezvoltare LiDAR, dar și să diminueze costurile prin optimizarea selecției dispozitivelor.

[1] Ca senzor de adâncime SPAD cu o configurație stratificată pentru aplicațiile auto LiDAR. La data anunțului, 6 septembrie 2021.
[2] O structură de pixeli care utilizează multiplicarea în avalanșă pentru a amplifica electronii dintr-un singur foton incident, provocând o cascadă asemănătoare unei avalanșe.
[3] Bazat pe metoda de specificare a pixelilor efectivi pentru senzori de imagine.
[4] Componente și dispozitive electronice fără piese mobile mecanice care utilizează tehnologia semiconductoarelor.
[5] Tehnologie care asigură continuitate electrică prin tampoane de Cu (cupru) la stratificarea pixelilor (cip superior) și a circuitelor logice (circuit inferior). În comparație cu cablarea prin silicon via (TSV), unde conexiunea este realizată de electrozii din jurul circumferinței zonei pixelilor, această metodă oferă mai multă libertate în proiectare, îmbunătățește productivitatea, permite o dimensiune mai compactă și crește performanța.
[6] Raportul secțiunii diafragmei (secțiune diferită de secțiunile de blocare a luminii), așa cum este văzută din perspectiva incidenței luminii per pixel.
[7] În condiții de temperatură de 85 °C.
[8[ O metodă care asigură scanarea orizontală a unui laser emis de o diodă laser prin rotirea unei oglinzi poligonale la viteze mari.