Sony stapelt SPAD-Sensor und -Logik in einem einzigen Chip für Automobil-Lidar

Neben Sensorgeräten wie Autokameras und Millimeterwellenradar wird Lidar immer mehr zu einem unverzichtbaren Bestandteil der hochpräzisen Erkennung und Erkennung von Straßenbedingungen sowie der Position und Form von Objekten wie Autos und Fußgängern. Lidar hat jedoch noch einige technische Hürden, darunter die Notwendigkeit weiterer Verbesserungen der Entfernungsmessleistung, die Bereitstellung größerer Sicherheit und Zuverlässigkeit unabhängig von der Nutzungsumgebung und -bedingungen und die Umstellung auf ein Festkörperdesign, um eine kompaktere Form zu erreichen und Niedrigere Kosten. Es gibt verschiedene Initiativen, um diesen Herausforderungen zu begegnen.

Von verschiedenen Methoden zur Lidar-Entfernungsmessung werden Single-Photon-Avalanche-Diode (SPAD)-Pixel als eine Art Detektor in einem direkten Flugzeitsensor (dToF) verwendet, der die Entfernung zu einem Objekt durch Erfassen der Zeit misst Flugzeit (Zeitdifferenz) des von einer Quelle emittierten Lichts, bis es nach der Reflexion durch das Objekt zum Sensor zurückkehrt.

Sony sagte, es sei gelungen, mit seinem neuen IMX459 SPAD-Tiefensensor, der ab März mit der Bemusterung beginnen soll, eine einzigartige Gerätekonstruktion zu entwickeln, die SPAD-Pixel und eine Distanzmess-Verarbeitungsschaltung auf einem einzigen Chip umfasst 2022. Der neue Sensor wird zu einer sicheren und sicheren Mobilität der Zukunft beitragen, indem er die für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und autonomes Fahren (AD) erforderliche Lidar-Erkennungs- und -Erkennungsleistung verbessert.

Der neue IMX459 nutzt die Technologien von Sony, die bei der Entwicklung von CMOS-Bildsensoren entwickelt wurden, wie beispielsweise eine von hinten beleuchtete Pixelstruktur, gestapelte Konfigurationen und Cu-Cu-Verbindungen. Dieses Design trägt dazu bei, eine winzige quadratische Pixelgröße von 10 µm zu erreichen, was eine kompakte Form und eine hohe Auflösung von ungefähr 100.000 effektiven Pixeln im Format 1/2,9 ermöglicht. Es bietet außerdem eine verbesserte Effizienz der Photonenerkennung und eine verbesserte Reaktionsfähigkeit, wodurch eine schnelle und hochpräzise Entfernungsmessung bei 15-Zentimeter-Entfernungsauflösungen von großen bis zu kurzen Entfernungen ermöglicht wird. Das Produkt entspricht den funktionalen Sicherheitsstandards für Automobilanwendungen, die die Zuverlässigkeit des Lidars verbessern, und die Einzelchip-Konstruktion trägt zu einem kompakteren und kostengünstigeren Lidar bei.

Das Produkt verwendet eine gestapelte Konfiguration, bei der eine Cu-Cu-Verbindung verwendet wird, um eine Leitung für jedes Pixel zwischen dem von hinten beleuchteten SPAD-Pixelchip (oben) und dem mit einer Entfernungsmessverarbeitungsschaltung ausgestatteten Logikchip (unten) zu erreichen. Dies ermöglicht eine Konfiguration mit Schaltung auf der Unterseite des Pixelchips, die ein hohes Öffnungsverhältnis beibehält und gleichzeitig zu einer kleinen Pixelgröße von 10 µm im Quadrat führt. Das Produkt verwendet auch eine Lichteinfallsebene mit Unregelmäßigkeiten auf seiner Oberfläche, um einfallendes Licht zu brechen und dadurch die Absorptionsrate zu erhöhen.

Diese Merkmale führen zu einer hohen Photonenerkennungseffizienz von 24 % bei einer Wellenlänge von 905 nm, die üblicherweise in Lidar-Laserlichtquellen für Automobile verwendet wird. So ist es beispielsweise möglich, weit entfernte Objekte mit geringer Reflexionsrate bei hoher Auflösung und Entfernungsauflösung zu detektieren. Darüber hinaus ist im Schaltungsabschnitt eine aktive Wiederaufladeschaltung enthalten, die mit einer Cu-Cu-Verbindung für jedes Pixel ausgestattet ist, was eine Reaktionsgeschwindigkeit von ungefähr 6 Nanosekunden im Normalbetrieb für jedes Photon ermöglicht.

Das Produkt soll außerdem für die Erfüllung der Anforderungen der AEC-Q100 Grade 2 Zuverlässigkeitstests für elektronische Komponenten von Kraftfahrzeugen zertifiziert werden. Sony hat außerdem einen Entwicklungsprozess eingeführt, der den ISO 26262-Normen für die funktionale Sicherheit von Automobilen entspricht und die Anforderungsstufe ASIL-B(D) für die funktionale Sicherheit für Funktionalitäten wie Fehlererkennung, Benachrichtigung und Steuerung unterstützt. All dies trägt zu einer verbesserten LIDAR-Zuverlässigkeit bei.

Sony hat auch ein mit diesem neuen Produkt ausgestattetes Lidar-Referenzdesign für mechanisches Scannen entwickelt, das jetzt Kunden und Partnern angeboten wird. Die Bereitstellung des Designs hilft Kunden und Partnern, Arbeitsstunden im Lidar-Entwicklungsprozess einzusparen und Kosten durch eine optimierte Geräteauswahl zu senken.

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