Sony empilha sensor SPAD e lógica em um único chip para lidar automotivo

Além de dispositivos de detecção, como câmeras automotivas e radar de ondas milimétricas, lidar está se tornando cada vez mais uma parte essencial da detecção e reconhecimento de alta precisão das condições da estrada e da localização e forma de objetos como carros e pedestres. No entanto, lidar tem alguns obstáculos técnicos restantes, incluindo a necessidade de melhorias adicionais no desempenho de medição de distância, entrega de maior segurança e confiabilidade, independentemente do ambiente de uso e condições, e mudando para um design de estado sólido para alcançar uma forma mais compacta e custo mais baixo. Existem várias iniciativas em andamento para enfrentar esses desafios.

Dentre vários métodos usados ​​para medição de distância lidar, pixels de diodo de avalanche de fóton único (SPAD) são usados ​​como um tipo de detector em um sensor de tempo de voo direto (dToF), que mede a distância até um objeto detectando o tempo de vôo (diferença de tempo) da luz emitida por uma fonte até que ela retorne ao sensor após ser refletida pelo objeto.

A Sony disse que teve sucesso na criação de uma construção de dispositivo única que inclui pixels SPAD e circuito de processamento de medição de distância em um único chip, que afirma ser a primeira do setor para lidar automotivo, com seu novo sensor de profundidade IMX459 SPAD, programado para começar a amostragem em março 2022. O novo sensor ajudará a contribuir para uma mobilidade futura segura, melhorando a detecção automotiva lidar e o desempenho de reconhecimento necessário para sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS) e direção autônoma (AD).

O novo IMX459 aproveita as tecnologias da Sony criadas no desenvolvimento de sensores de imagem CMOS, como uma estrutura de pixel retroiluminada, configurações empilhadas e conexões Cu-Cu. Este design ajuda a atingir um tamanho de pixel quadrado minúsculo de 10 μm, permitindo uma forma compacta e alta resolução de aproximadamente 100.000 pixels efetivos em um formato do tipo 1 / 2,9. Ele também oferece eficiência de detecção de fótons aprimorada e capacidade de resposta aprimorada, permitindo medição de distância de alta velocidade e alta precisão em resoluções de intervalo de 15 centímetros de distâncias de longo alcance a curtas distâncias. O produto está em conformidade com os padrões de segurança funcional para aplicações automotivas, que ajudam a melhorar a confiabilidade do lidar, e a construção de um único chip contribui para um lidar mais compacto e de baixo custo.

O produto emprega uma configuração empilhada, onde uma conexão Cu-Cu é usada para atingir a condução para cada pixel entre o chip de pixel SPAD retroiluminado (superior) e o chip lógico equipado com circuito de processamento de medição de distância (inferior). Isso permite uma configuração com o circuito colocado na parte inferior do chip de pixel, mantendo uma alta taxa de abertura enquanto resulta em um pequeno tamanho de pixel quadrado de 10 μm. O produto também emprega um plano de incidência de luz com irregularidades em sua superfície para refratar a luz incidente, aumentando assim a taxa de absorção.

Esses recursos resultam em uma alta eficiência de detecção de fótons de 24% no comprimento de onda de 905 nm, comumente usado em fontes de luz laser LIDAR automotiva. Por exemplo, é possível detectar objetos distantes com uma baixa taxa de reflexão em alta resolução e resolução de distância. Além disso, um circuito de recarga ativo está incluído na seção do circuito, que vem com uma conexão Cu-Cu para cada pixel, permitindo uma velocidade de resposta de aproximadamente 6 nanossegundos em operação normal para cada fóton.

O produto também foi certificado para atender aos requisitos dos testes de confiabilidade de componentes eletrônicos automotivos AEC-Q100 Grau 2. A Sony também introduziu um processo de desenvolvimento que está em conformidade com os padrões de segurança funcional de automóveis ISO 26262 e oferece suporte ao nível de requisito de segurança funcional ASIL-B (D) para funcionalidades como detecção de falha, notificação e controle. Tudo isso contribuirá para melhorar a confiabilidade lidar.

A Sony também desenvolveu um design de referência lidar com escaneamento mecânico equipado com este novo produto, que agora está sendo oferecido a clientes e parceiros. Fornecer o design ajudará os clientes e parceiros a economizar horas de trabalho no processo de desenvolvimento lidar, bem como reduzir custos ao otimizar a seleção de dispositivos.

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