（2021年9月6日，日本厚木） — 索尼半導(dǎo)體解決方案公司今天宣布即將推出行業(yè)首創(chuàng)^*1的堆棧式直接飛行時(shí)間(dToF)式SPAD（單光子雪崩二極管）距離傳感器IMX459，可用于汽車激光雷達(dá)。

^*1：作為應(yīng)用于汽車激光雷達(dá)的堆棧式SPAD距離傳感器，截至2021年9月6日發(fā)稿時(shí)間。

? ? 該產(chǎn)品將尺寸僅為10平方微米的SPAD (單光子雪崩二極管)像素^*2和測(cè)距處理電路封裝在單個(gè)芯片上，形成了緊湊的1/2.9型外形尺寸，可進(jìn)行高精度、高速度的距離測(cè)量。

^*2：SPAD是一種像素結(jié)構(gòu)，可利用雪崩倍增技術(shù)，將單個(gè)入射光子的電子放大，從而形成雪崩式疊加。

? ? 高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛(AD)的普及對(duì)汽車激光雷達(dá)的探測(cè)和識(shí)別能力有了更高的要求，此款新型傳感器可提升激光雷達(dá)的表現(xiàn)，從而有助于實(shí)現(xiàn)安全、可靠的未來(lái)移動(dòng)出行。

^*3:基于圖像傳感器的有效像素測(cè)定方法。??

? ? 除了車載攝像頭和毫米波雷達(dá)等傳感設(shè)備，激光雷達(dá)作為一種高精度探測(cè)和識(shí)別道路狀況以及汽車和行人等物體位置和形狀的手段，正變得越來(lái)越重要。同時(shí)，激光雷達(dá)進(jìn)一步發(fā)展并深入市場(chǎng)仍然需要克服一些技術(shù)障礙，包括需要進(jìn)一步提高測(cè)距性能；不受使用環(huán)境和條件限制，始終實(shí)現(xiàn)更高的安全性和可靠性；以及向固態(tài)化^*4設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化和更低的成本。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，各項(xiàng)舉措都在推進(jìn)當(dāng)中。

^*4:使用半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械移動(dòng)部件的電子元件和設(shè)備。

? ? 在用于激光雷達(dá)測(cè)距的諸多方法之中，SPAD像素用作dToF式傳感器中的一種探測(cè)元素，它根據(jù)光源發(fā)射的光被物體反射后返回到傳感器的飛行時(shí)間（時(shí)間差），來(lái)測(cè)量到物體的距離。索尼利用在CMOS圖像傳感器開(kāi)發(fā)過(guò)程中創(chuàng)造的背照式像素結(jié)構(gòu)、堆棧結(jié)構(gòu)和Cu-Cu連接^*5等技術(shù)，成功地構(gòu)建了一種將SPAD像素和測(cè)距處理電路封裝在單個(gè)芯片的獨(dú)特元器件結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)令微小至10平方微米的像素尺寸得以實(shí)現(xiàn)，在小型化的同時(shí)在1/2.9型尺寸規(guī)格上達(dá)到約十萬(wàn)有效像素的高分辨率，還能增強(qiáng)光子探測(cè)效率和提升響應(yīng)能力，以每15厘米作為一個(gè)單位范圍從遠(yuǎn)距離到近距離進(jìn)行高速度、高精度的距離測(cè)量。該產(chǎn)品符合汽車應(yīng)用的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，有助于提高激光雷達(dá)的可靠性，單芯片結(jié)構(gòu)有助于實(shí)現(xiàn)更小型、低成本的激光雷達(dá)。

*5:在堆棧像素部分（頂部芯片）和邏輯電路（底部芯片）時(shí)通過(guò)連接的Cu（銅）焊盤(pán)實(shí)現(xiàn)電氣連接的技術(shù)。與通過(guò)插入像素區(qū)域周圍的電極實(shí)現(xiàn)連接的硅通孔 (TSV) 布線相比，這種方法提供了更多的設(shè)計(jì)自由度、提高了生產(chǎn)效率、允許更緊湊的尺寸并提高了性能。

主要特點(diǎn)：

得益于10平方微米SPAD像素和測(cè)距處理電路的堆棧式結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)高速度、高精度的測(cè)距性能

? ? 該傳感器采用堆棧式結(jié)構(gòu)，背照式SPAD像素芯片（上）和搭載測(cè)距處理電路的邏輯芯片（下）之間通過(guò)Cu-Cu連接實(shí)現(xiàn)各個(gè)像素的導(dǎo)通。這樣的結(jié)構(gòu)允許將電路放置在像素芯片底部，保持高開(kāi)口率^*6，同時(shí)實(shí)現(xiàn)10平方微米的小像素尺寸。傳感器還采用表面不規(guī)則的光入射面來(lái)折射入射光，從而提高吸收率。這些特點(diǎn)使汽車激光雷達(dá)光源常用的905納米波長(zhǎng)達(dá)到24%的光子探測(cè)效率。例如，可以實(shí)現(xiàn)以高分辨率和距離分辨率探測(cè)到反射率低的遠(yuǎn)處物體。此外，電路部分包含一個(gè)有源充電電路，由Cu-Cu連接各個(gè)像素，令單個(gè)光子在正常工作時(shí)的響應(yīng)速度達(dá)到約6納秒^*7。

^*6:從光入射側(cè)看每個(gè)像素的開(kāi)口部分（除遮光部分以外的部分）的比率

^*7:在85°C的溫度環(huán)境中

? ? 這種獨(dú)特的堆棧結(jié)構(gòu)能夠以15厘米為單位范圍從遠(yuǎn)距離到近距離進(jìn)行高速度、高精度的距離測(cè)量，從而有助于提高汽車激光雷達(dá)的探測(cè)和識(shí)別性能。

符合汽車應(yīng)用功能安全標(biāo)準(zhǔn)，有助于提高激光雷達(dá)的可靠性

? ? 該產(chǎn)品經(jīng)調(diào)試認(rèn)證，符合AEC-Q100（Grade 2）汽車電子元件可靠性測(cè)試的相關(guān)要求。索尼還推出了符合ISO 26262汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)流程，支持功能安全要求級(jí)別ASIL-B(D)，包括故障探測(cè)、通知和控制等功能。以上舉措將有助于提高激光雷達(dá)的可靠性。

?

關(guān)鍵參數(shù)：

機(jī)械掃描激光雷達(dá)參考設(shè)計(jì)

? ? 索尼還開(kāi)發(fā)了搭載這款新傳感器的機(jī)械掃描^*8激光雷達(dá)參考設(shè)計(jì)，現(xiàn)已提供給客戶和合作伙伴。提供設(shè)計(jì)將幫助客戶和合作伙伴在激光雷達(dá)開(kāi)發(fā)過(guò)程中節(jié)省工時(shí)，并通過(guò)優(yōu)化元器件選擇來(lái)降低成本。

^*8:一種通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)多面鏡對(duì)從激光二極管發(fā)射的激光進(jìn)行水平掃描的方法。

（本文譯自英文新聞稿，供參考）