Sony onthult eerste single-chip SPAD LiDAR-sensor voor automotive toepassingen

Naarmate automotive camera's en millimeter-golf radar groeien, vestigt lidar zijn rol in hoogprecisie wegconditie-sensing en objectdetectie. Toch blijven uitdagingen: verbeteren van afstandsmeting-nauwkeurigheid, veiligheid en betrouwbaarheid garanderen over diverse omgevingen, en bewegen naar solid-state, compacte en kosteneffectieve ontwerpen. Sony pakt deze hurdles aan met een doorbraak in lidar-technologie.

Single-photon avalanche diode (SPAD) pixels vormen de kern van direct time-of-flight (dToF) sensoren, die afstand meten door de terugkeertijd te timen van licht geëmiteerd door een bron na reflectie op een object.

Sony's nieuwe IMX459 SPAD dieptesensor fusionneert SPAD-pixels en een toegewijde afstandsmeet-verwerkingscircuit op een enkele silicium-die – een industrie-eerste voor automotive lidar. Productie is gepland om in maart 2022 te beginnen, wat verbeterde detectie- en herkenningsprestaties belooft voor geavanceerde bestuurdersassistentesystemen (ADAS) en autonoom rijden (AD).

De IMX459 bouwt voort op Sony's rijpe CMOS afbeeldingssensor-heritage, met back-illuminated pixels, stacked-die architectuur en copper-copper (Cu-Cu) interconnects. Deze features maken een 10µm vierkante pixel mogelijk, wat een compacte 1/2,9-inch formaat oplevert met ongeveer 100.000 effectieve pixels. Het resultaat is een hoge-resolutie, hoge-snelheid sensor die 15cm afstandsresolutie levert van kort tot lang bereik terwijl aan automotive functionele-veiligheidsstandaarden voor betrouwbaarheid en veiligheid wordt voldaan.

In de gestapelde configuratie verbindt een Cu-Cu-bond de bovenste SPAD-pixel-chip met een onderste logica-die die de afstandsverwerkingscircuitry huist. Deze layout behoudt een hoge apertuurratio en houdt de pixel-pitch op 10µm. Het sensor's licht-invalsvlak heeft micro-onregelmatheden die binnenkomende fotonen breken, wat absorptie-efficiëntie boost.

Met een 24% foton-detectie-efficiëntie bij de 905nm golflengte die algemeen gebruikt wordt in automotive lidar, kan de IMX459 betrouwbaar laag-reflectiviteit doelen detecteren met hoge resolutie. Een actieve herlaadcircuit – ook via Cu-Cu gekoppeld aan elke pixel – levert een responssnelheid van ongeveer 6ns per foton onder normale operatie.

De sensor is gekwalificeerd tot AEC-Q100 Grade 2 automotive elektronische betrouwbaarheidstests en is ingenieursmatig ontworpen om aan ISO 26262 functionele-veiligheidsvereisten te voldoen, ondersteunend ASIL-B(D) voor falingsdetectie, notificatie en controle. Deze certificaties onderbouwen de lidar's veiligheid en betrouwbaarheid voor toekomstige mobiliteitsoplossingen.

Sony heeft een mechanische-scanning lidar referentie-ontwerp vrijgegeven dat de IMX459 integreert, wat klanten en partners in staat stelt ontwikkeling te versnellen, engineering-inspanning te verminderen en totale kosten te verlagen.

Gerelateerde inhoud:

• Autonome voertuigen bouwen op betere sensortechniek
• Solid-state LiDAR biedt simplere automotive sensing-oplossing
• Golflengtekeuze in LiDAR-systemen begrijpen
• Slimme steden: het pleidooi voor lidar in intelligente transportsystemen
• Time-of-flight systeemontwerp: Systeemoverzicht
• Imaging radar ontwikkelingsplatform biedt 2K-resolutie