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2021-11-15 Sony IMX459 堆疊式 SPAD深度感測器簡介

Sony宣布將推出一款1/2.9吋約100,000 有效畫素的堆疊式SPAD ToF深度感測器 – IMX459，採用行業首創的direct Time-of-Flight (dToF) 方法，適用於汽車 LiDAR 應用。該產品將微小的10μm2 SPAD (square single-photon avalanche diode,單光子崩潰二極體) 畫素和測距處理電路封裝在單個晶片上，從而形成緊湊的 1/2.9吋尺寸，提供高精度、高速距離測量。隨著高級駕駛輔助系統 (ADAS) 和自動駕駛的普及，新型感測器可提高汽車 LiDAR 檢測和識別性能，從而有助於實現安全、可靠的未來移動性。

目前除車用攝影機和毫米波雷達等傳感設備，光學雷達作為一種高精度檢測和識別道路狀況以及汽車和行人等物體的位置和形狀的方法，變得越來越重要。在用於 LiDAR 距離測量的各種方法中，SPAD畫素用作 dToF 感測器中的一種檢測器，通過檢測從光源發出的光到被物體反射後返回感測器的飛行時間（時間差）來測量到物體的距離。通過利用Sony在 CMOS 影像感測器開發過程中創造的背照式畫素結構、堆疊配置和 Cu-Cu 連接等技術，Sony成功地構建了獨特的設備結構，將SPAD畫素和距離測量處理電路集成到單個晶片上。這種設計有助於實現微小的10μm2方畫素尺寸，從而在1/2.9吋規格上實現約 100,000 個有效畫素的小型化和高解析度。它還提供增強的光子檢測效率和改進的響應能力，能夠以15 cm範圍解析度從遠距離到近距離進行高速、高精度的距離測量。該產品符合汽車應用的功能安全標準，有助於提高光學雷達的可靠性，單晶片結構有助於實現更小型、低成本的光學雷達。

主要特點:
10μm2 SPAD畫素和測距處理電路的層疊結構，實現高速、高精度測距性能

本產品採用堆疊式配置，背照式SPAD畫素晶片和配備測距處理電路的邏輯晶片之間通過Cu-Cu連接實現每個畫素的導通。這允許將電路放置在畫素晶片底部的配置，保持高開口率，同時產生10μm2的小畫素尺寸。該產品還採用表面不規則的光入射面來折射入射光，從而提高吸收率。這些特性使汽車 LiDAR 激光光源常用的 905 nm 波長的光子檢測效率高達 24%。例如，可以在高分辨率和距離分辨率下檢測反射率低的遠處物體。此外，這種獨特的堆疊結構能夠以 15 公分範圍的解析度從遠距離到近距離進行高速、高精度距離測量，從而有助於提高汽車 LiDAR 檢測和識別性能。

符合汽車應用的功能安全標準有助於提高光學雷達的可靠性

該產品將通過認證，符合 AEC-Q100 Grade2 汽車電子元件可靠性測試的要求。索尼還推出了符合 ISO 26262 汽車功能安全標準的開發流程，支持功能安全要求級別 ASIL-B(D)，用於故障檢測、通知和控制等功能。所有這些都將有助於提高 LiDAR 的可靠性。

主要規格:

Product specification
Model name		IMX459
Number of effective pixels		597 x 168 pixels (H x V), approx. 100,000 pixels
Image size		Diagonal 6.25 mm (1/2.9-type)
Recommended light source wavelength		905 nm
Unit cell size		10.08 μm x 10.08 μm (H x V)
Element size (ToF pixel unit)		3 x 3 (H x V)
Photon detection efficiency		24%
Response speed		Approx. 6 ns
Power supply	SPAD breakdown voltage	-20.5V
	SPAD excess voltage	3.3V
	Analog	3.3V
	Digital	1.1V
	Interface	1.8V
Interface		MIPI CSI-2 serial output (4 lane / 2 lane)
Package		152-pin plastic BGA
Package size		15.65 mm x 15.35 mm (H x V)
Max. detection distance		300 m
Distance precision at 300 m		3 x 3 pixels (H x V) additive mode: 30 cm 6 x 6 pixels (H x V) additive mode: 15 cm

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