Sony stellt ersten Single-Chip SPAD LiDAR Sensor für Automotive Applikationen vor

Während Automotive Kameras und Millimeterwellen-Radar wachsen, zementiert LiDAR seine Rolle in High-Precision Road-Condition Sensing und Object Detection. Doch Challenges bleiben: Distance-Measurement Accuracy verbessern, Safety und Reliability across diverse Environments sicherstellen, und Bewegung Richtung Solid-State, Compact und Cost-Effective Designs. Sony tacklet diese Hürden mit einem Breakthrough in LiDAR Technologie.

Single-Photon Avalanche Diode (SPAD) Pixel bilden den Kern von Direct Time-of-Flight (dToF) Sensoren, messend Distanz durch Timing der Return von Licht, emittiert von einer Source nachdem es von einem Objekt reflektiert wurde.

Sonys neuer IMX459 SPAD Depth Sensor merged SPAD Pixel und einen dedizierten Distance-Measuring Processing Circuit auf einen einzelnen Silicon Die – ein Industry First für Automotive LiDAR. Production ist slated to begin im März 2022, promising Enhanced Detection und Recognition Performance für Advanced Driver-Assist Systems (ADAS) und Autonomous Driving (AD).

Der IMX459 baut auf Sonys reifer CMOS Image-Sensor Heritage auf, incorporating Back-Illuminated Pixel, Stacked Die Architecture und Copper-Copper (Cu-Cu) Interconnects. Diese Features ermöglichen ein 10 µm Square Pixel, yielding ein kompaktes 1/2,9-Inch Format mit roughly 100.000 Effective Pixels. Das Resultat ist ein High-Resolution, High-Speed Sensor, der 15 cm Distance Resolution von Short bis Long Ranges liefert während Automotive Functional-Safety Standards für Reliability und Safety trifft.

In seiner Stacked Configuration verbindet ein Cu-Cu Bond den Top SPAD Pixel Chip mit einem Bottom Logic Die, das die Distance-Processing Circuitry beherbergt. Dieses Layout preserves ein High Aperture Ratio und hält den Pixel Pitch bei 10 µm. Der Sensor's Light-Incidence Plane features Micro-Irregularities, die eingehende Photonen brechen, boosting Absorption Efficiency.

Mit 24 % Photon-Detection Efficiency bei der 905 nm Wellenlänge, commonly used in Automotive LiDAR, kann der IMX459 Low-Reflectivity Targets bei High Resolution zuverlässig detektieren. Ein Active Recharge Circuit – auch via Cu-Cu zu jedem Pixel gelinkt – liefert eine Response Speed von approximately 6 ns per Photon unter normaler Operation.

Der Sensor ist qualifiziert zu AEC-Q100 Grade 2 Automotive Electronic Reliability Tests und wurde engineered um ISO 26262 Functional-Safety Requirements zu satisfy, supporting ASIL-B(D) für Failure Detection, Notification und Control. Diese Zertifizierungen untermauern die LiDAR Safety und Dependability für Future Mobility Solutions.

Sony hat ein Mechanical-Scanning LiDAR Reference Design released, das den IMX459 integriert, enabling Customers und Partners Development zu beschleunigen, Engineering Effort zu reduzieren und Overall Costs zu senken.

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