Sony apila el sensor SPAD y la lógica en un solo chip para lidar automotriz

Además de los dispositivos de detección como cámaras automotrices y radares de ondas milimétricas, el lidar se está convirtiendo cada vez más en una parte esencial de la detección y el reconocimiento de alta precisión de las condiciones de la carretera, y la ubicación y forma de objetos como automóviles y peatones. Sin embargo, lidar tiene algunos obstáculos técnicos restantes, incluida la necesidad de mejoras adicionales en el rendimiento de la medición de distancia, la entrega de mayor seguridad y confiabilidad independientemente del entorno y las condiciones de uso, y el cambio a un diseño de estado sólido para lograr una forma más compacta y costo más bajo. Hay varias iniciativas en marcha para abordar estos desafíos.

De los diversos métodos utilizados para la medición de la distancia LIDAR, los píxeles de diodo de avalancha de fotón único (SPAD) se utilizan como un tipo de detector en un sensor de tiempo de vuelo directo (dToF), que mide la distancia a un objeto detectando el tiempo. de vuelo (diferencia de tiempo) de la luz emitida desde una fuente hasta que regresa al sensor después de ser reflejada por el objeto.

Sony dijo que ha logrado crear una construcción de dispositivo única que incluye píxeles SPAD y circuito de procesamiento de medición de distancia en un solo chip, que afirma es una primicia en la industria para lidar automotriz, con su nuevo sensor de profundidad IMX459 SPAD, programado para comenzar a muestrear a partir de marzo 2022. El nuevo sensor ayudará a contribuir a la movilidad futura segura al mejorar el rendimiento de detección y reconocimiento de lidar automotriz requerido para los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) y la conducción autónoma (AD).

El nuevo IMX459 aprovecha las tecnologías de Sony creadas en el desarrollo de sensores de imagen CMOS, como una estructura de píxeles retroiluminada, configuraciones apiladas y conexiones Cu-Cu. Este diseño ayuda a lograr un tamaño de píxel cuadrado diminuto de 10 μm, lo que permite una forma compacta y una alta resolución de aproximadamente 100.000 píxeles efectivos en un formato de tipo 1 / 2.9. También ofrece una mayor eficiencia de detección de fotones y una capacidad de respuesta mejorada, lo que permite una medición de distancia de alta velocidad y alta precisión con resoluciones de rango de 15 centímetros, desde distancias de largo alcance hasta distancias de corto alcance. El producto cumple con los estándares de seguridad funcional para aplicaciones de automóviles, lo que ayuda a mejorar la confiabilidad del LIDAR, y la construcción de un solo chip contribuye a un LIDAR más compacto y de bajo costo.

El producto emplea una configuración apilada, donde se usa una conexión Cu-Cu para lograr la conducción de cada píxel entre el chip de píxel SPAD retroiluminado (arriba) y el chip lógico equipado con un circuito de procesamiento de medición de distancia (abajo). Esto permite una configuración con un circuito colocado en la parte inferior del chip de píxeles, manteniendo una alta relación de apertura y, al mismo tiempo, dando como resultado un tamaño de píxel cuadrado pequeño de 10 μm. El producto también emplea un plano de incidencia de luz con irregularidades en su superficie para refractar la luz incidente, mejorando así la tasa de absorción.

Estas características dan como resultado una alta eficiencia de detección de fotones del 24% en la longitud de onda de 905 nm que se usa comúnmente en las fuentes de luz láser lidar para automóviles. Por ejemplo, es posible detectar objetos lejanos con una baja tasa de reflexión a alta resolución y resolución a distancia. Además, se incluye un circuito de recarga activa en la sección del circuito, que viene con una conexión Cu-Cu para cada píxel, lo que permite una velocidad de respuesta de aproximadamente 6 nanosegundos en funcionamiento normal para cada fotón.

El producto también se certificará para cumplir con los requisitos de las pruebas de confiabilidad de componentes electrónicos automotrices de grado 2 de AEC-Q100. Sony también ha introducido un proceso de desarrollo que cumple con las normas de seguridad funcional del automóvil ISO 26262 y admite el nivel de requisitos de seguridad funcional ASIL-B (D) para funcionalidades como detección, notificación y control de fallas. Todo esto contribuirá a mejorar la confiabilidad de LIDAR.

Sony también ha desarrollado un diseño de referencia lidar de escaneo mecánico equipado con este nuevo producto, que ahora se ofrece a clientes y socios. Proporcionar el diseño ayudará a los clientes y socios a ahorrar horas de trabajo en el proceso de desarrollo de LIDAR, así como a reducir los costos al optimizar la selección de dispositivos.

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