Sony представит датчик глубины сцены со стековой конфигурацией на базе SPAD-технологии

Новинка объединяет крошечные квадратные пиксели однофотонных лавинных диодов (SPAD, single-photon avalanche diode)*2 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 способствует 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). 

Сегодня LiDAR-системы дополняют собой другие сенсорные устройства, такие как автомобильные камеры и радары миллиметрового диапазона, и становятся все более важным методом высокоточного обнаружения и распознавания дорожных условий, а также вычисления местоположения и формы таких объектов, как автомобили и пешеходы. В то же время, чтобы LiDAR-системы могли развиваться и получили массовое распространение на рынке, инженерам предстоит решить ряд технических вопросов. В том числе - продолжить улучшать характеристики измерения расстояния, обеспечить более высокую точность и надежность измерений независимо от среды и условий эксплуатации, а также выполнить переход на твердотельные технологии*4 для достижения более компактной формы и снижения стоимости. В настоящее время для преодоления этих проблем реализуются различные решения. 

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 компании 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. 

Эта уникальная 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. 

　 　　　　　　　 

Данный продукт пройдет сертификацию на соответствие требованиям AEC-Q100 Grade 2, используемых при тестировании надежности автомобильных электронных компонентов. Кроме того, Sony представила процесс разработки, который соответствует стандартам функциональной безопасности автомобилей ISO 26262 и поддерживает требования к функциональной безопасности ASIL-B (D) для обнаружения отказов, уведомления и контроля. Все это будет способствовать повышению надежности LiDAR-систем. 

Sony также разработала типовой вариант дизайна LiDAR-системы с механическим сканированием, в котором используется новый продукт, уже доступный для заказчиков и партнеров. Представленный типовой вариант дизайна поможет клиентам и партнерам сэкономить человеко-часы при разработке LiDAR-системы, а также позволит им сократить расходы за счет оптимизации выбора компонентов. 

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!