Atsugi, Japão — A Sony Semiconductor Solutions Corporation anunciou hoje o lançamento do sensor de profundidade SPAD empilhado IMX459 para aplicações automóveis LiDAR, utilizando o método Time-of-Flight direto (dToF), uma estreia na indústria^*1.

Este produto inclui pequenos píxeis de díodos de avalanche de fotão único (SPAD) com 10 μm quadrados^*2 e um circuito de processamento de medição da distância num único chip, oferecendo um fator de forma compacto tipo 1/2.9 para uma medição da distância de elevada precisão e a alta velocidade.

O novo sensor ajuda a contribuir para uma mobilidade futura segura, otimizando o desempenho de deteção e reconhecimento automóvel LiDAR necessário graças à popularização dos sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS) e da condução autónoma (AD).

*1: Enquanto sensor de profundidade SPAD empilhado para aplicações automóveis LiDAR. À data do anúncio a 6 de setembro de 2021.

*2: Uma estrutura de píxeis que utiliza a multiplicação em avalanche para amplificar os eletrões de um único fotão incidente, provocando uma cascata semelhante a uma avalanche.

*3: Com base no método de especificação de píxeis efetivos do sensor de imagem.

Além dos dispositivos de deteção, tais como câmaras automóveis e radares de ondas milimétricas, a tecnologia LiDAR está a tornar-se cada vez mais importante enquanto método de deteção e reconhecimento de elevada precisão das condições da estrada e da localização e forma de objetos como automóveis e peões. Entretanto, para que a tecnologia LiDAR cresça e penetre no mercado terá de ultrapassar alguns obstáculos técnicos, incluindo a necessidade de melhorias adicionais em termos de desempenho de medição da distância, oferecer mais segurança e fiabilidade independentemente do ambiente e das condições de utilização e passar para um design sólido^*4, de modo a atingir uma forma mais compacta e um custo reduzido. Estão em curso várias iniciativas para fazer face a estes desafios.

De entre os vários métodos utilizados para a medição da distância LiDAR, os píxeis SPAD são utilizados como um tipo de deteção no sensor dToF, que mede a distância a um objeto através da deteção do tempo de voo (diferença temporal) da luz emitida por uma fonte até ao seu regresso ao sensor, após ser refletida pelo objeto. Ao potenciar as suas tecnologias, tais como a estrutura de píxeis retroiluminada, as configurações empilhadas e as ligações Cu-Cu^*5, criadas durante o desenvolvimento dos sensores de imagem CMOS, a Sony conseguiu conceber um dispositivo de construção única que inclui píxeis SPAD e um circuito de processamento de medição da distância num único chip. Este design permite atingir um tamanho de píxel reduzido, de apenas 10 μm quadrados, oferecendo uma forma compacta e uma elevada resolução com, aproximadamente, 100 000 píxeis efetivos num formato tipo 1/2.9. Também oferece uma eficiência de deteção de fotões melhorada e uma resposta otimizada, permitindo uma medição da distância de elevada precisão e a alta velocidade com resoluções de até 15 centímetros, desde longas até curtas distâncias. O produto cumpre as normas de segurança funcionais para as aplicações automóveis, que ajudam a melhorar a fiabilidade da LiDAR, e a construção de chip único contribui para uma LiDAR mais compacta e de baixo custo.

*4: Dispositivos e componentes eletrónicos, sem peças móveis mecânicas, que utilizam tecnologia de semicondutores.

*5: Tecnologia que fornece continuidade elétrica através de pastilhas de cobre (Cu) ligadas, ao empilhar a secção dos píxeis (chip superior) e os circuitos lógicos (chip inferior). Comparativamente com a cablagem “through-silicon via” (TSV), em que a ligação é estabelecida por elétrodos introduzidos à volta da circunferência da área dos píxeis, este método oferece uma maior liberdade em termos de design, melhora a produtividade, permite um tamanho mais compacto e aumenta o desempenho.

Características principais

■ Desempenho de medição da distância de elevada precisão e a alta velocidade, graças a uma configuração empilhada com píxeis SPAD de 10 μm quadrados e um circuito de processamento de medição da distância

Este produto utiliza uma configuração empilhada, com uma ligação Cu-Cu, para obter uma condução de cada píxel entre o chip de píxeis SPAD retroiluminado (superior) e o chip lógico equipado com um circuito de processamento de medição da distância (inferior). Isto permite uma configuração com o circuito colocado na parte inferior do chip de píxeis, para manter um rácio de abertura elevado^*6 e oferecer um tamanho de píxel reduzido de 10 μm quadrados. O produto utiliza ainda um plano de incidência da luz, com irregularidades na sua superfície, para refratar a luz incidente e, consequentemente, melhorar a taxa de absorção. Estas características resultam numa elevada eficiência de deteção de fotões de 24% no comprimento de onda de 905 nm, frequentemente utilizado nas fontes de luz laser LiDAR em automóveis. Por exemplo, é possível detetar objetos distantes com uma baixa taxa de reflexão, a uma resolução e resolução de distância elevadas. Além disso, a secção do circuito integra um circuito de recarga ativa, que dispõe de uma ligação Cu-Cu para cada píxel, para oferecer uma velocidade de resposta de, aproximadamente, 6 nanossegundos^*7 em funcionamento normal para cada fotão.

Esta construção empilhada única permite uma medição da distância de elevada precisão e a alta velocidade, com resoluções de até 15 centímetros, desde longas até curtas distâncias, contribuindo para um desempenho de deteção e reconhecimento LiDAR automóvel melhorado.

*6: Rácio da secção de abertura (secção diferente das secções de bloqueio da luz), visto a partir do lado da luz incidente por píxel

*7: Num ambiente com uma temperatura de 85 °C.

■ A conformidade com as normas de segurança funcionais para aplicações automóveis ajuda a melhorar a fiabilidade da LiDAR

Este produto está pronto para ser certificado de acordo com os requisitos dos testes de fiabilidade de componentes eletrónicos automóveis AEC-Q100 Classe 2. A Sony introduziu ainda um processo de desenvolvimento que cumpre a norma de segurança funcional automóvel ISO 26262 e suporta o nível de integridade de segurança funcional ASIL- B(D), para funcionalidades como a deteção, notificação e controlo de avarias. Tudo isto contribuirá para melhorar a fiabilidade da tecnologia LiDAR.

Principais especificações

Design de referência de varrimento mecânico LiDAR

*8: Método que permite o varrimento horizontal de um laser emitido a partir de um díodo laser, através da rotação a alta velocidade de um espelho em formato polígono.

Sobre a Sony Corporation  

A Sony Corporation é responsável pelo segmento de produtos e soluções de eletrónica (EP&S) do Sony Group. Com o objetivo de “continuar a fornecer Kando e Anshin às pessoas e à sociedade em todo o mundo através da busca por tecnologias e novos desafios”, a Sony irá criar produtos e serviços em várias áreas, tais como o entretenimento em casa, som, imagem e comunicações móveis. Para mais informações, visite: www.sony.net