索尼开发出堆叠式激光传感器IMX459 用于汽车LiDAR

9月6日，索尼半导体解决方案公司宣布推出业界首款堆叠式SPAD深度传感器IMX459，用于使用直接飞行时间方法的汽车激光雷达应用。该产品将产生较小的10μm正方形单光子雪崩二极管像素和测距处理电路封装在单个芯片上，形成紧凑的1/2.9形状尺寸，提供高精度和高速的测距。

随着先进驾驶辅助系统和自动驾驶的普及，这种新型传感器可以提高激光雷达在汽车中的检测和识别性能，从而有助于实现未来安全可靠的出行。除了车载摄像头和毫米波雷达等传感设备外，激光雷达作为一种检测和识别道路状况以及汽车和行人等物体的位置和形状的高精度方法，正变得越来越重要。然而，在进一步推动激光雷达的发展和扩大市场的过程中，一些技术障碍仍然存在，包括需要进一步提高测距性能，在所有环境条件下提供更高的安全性和可靠性，以及转向固态设计，使外观更紧凑、更具成本效益。已经提出了许多解决方案来解决上述问题。在用于激光雷达距离测量的各种方案中，SPAD像素被用作dToF传感器中的检测器，该传感器通过检测从光源发射的光在被物体反射后返回传感器的飞行时间来测量物体之间的距离。通过利用索尼在CMO图像传感器开发过程中创建的背光像素结构、堆叠配置和Cu-Cu连接等技术，索尼成功构建了独特的器件结构，包括单个芯片上的SPAD像素和测距处理电路。这种设计有助于实现较小的10μM正方形像素大小，以1/2.9类型的格式实现约100000个有效像素的紧凑外观和高分辨率。此外，它还提供了增强的光子检测效率和改进的响应能力，能够以15厘米的距离分辨率进行从长距离到近距离的高速和高精度距离测量。该产品符合汽车应用的功能安全标准，有助于提高激光雷达的可靠性，其单片结构有助于实现更紧凑、低成本的激光雷达。该产品采用堆叠配置，其中Cu-Cu连接可用于连接背光SPAD像素芯片和配备测距处理电路的逻辑芯片之间的每个像素。因此，可以在像素芯片的底部配置电路，并保持高的开口率，以及10μm的小像素尺寸。该产品还使用不规则表面折射入射光，从而提高吸收率。上述特性使汽车中常用的激光雷达激光光源的905nm波长光子检测效率高达24%。例如，可以以高分辨率和距离分辨率检测具有低反射率的远处物体。此外，电路部分包括有源充电电路，每个像素具有Cu-Cu连接，允许每个光子在正常操作期间响应大约6纳秒。

该产品符合AEC-Q100 2级汽车电子元件的可靠性测试要求。索尼还推出了符合ISO 26262汽车功能安全标准的开发流程，支持故障检测、通知和控制功能的功能安全要求级别ASIL-B，从而进一步提高了激光雷达的可靠性。索尼还开发了一种配备该新产品的机械扫描激光雷达参考设计，现已提供给客户和合作伙伴。这种设计将通过优化设备选择，帮助客户和合作伙伴节省激光雷达的开发时间并降低成本。

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