Sony dévoile le premier capteur LiDAR SPAD monocoupe pour applications automobiles

Alors que les caméras automobiles et le radar ondes millimétriques grandissent, le lidar cimente son rôle dans la détection précise des conditions routières et la détection d'objets. Pourtant des défis restent : améliorer la précision de mesure de distance, assurer sécurité et fiabilité à travers divers environnements, et aller vers des designs à état solide, compacts et rentables. Sony relève ces obstacles avec une percée dans la technologie lidar.

Les pixels à diode à avalanche à photon unique (SPAD) forment le cœur des capteurs à temps de vol direct (dToF), mesurant la distance en chronométrant le retour de lumière émise par une source après réflexion sur un objet.

Le nouveau capteur de profondeur SPAD IMX459 de Sony fusionne les pixels SPAD et un circuit de traitement de mesure de distance dédié sur une seule puce de silicium — une première de l'industrie pour le lidar automobile. La production est prévue pour commencer en mars 2022, promettant une performance de détection et reconnaissance améliorée pour les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) et la conduite autonome (AD).

L'IMX459 s'appuie sur l'héritage mature de capteur d'image CMOS de Sony, incorporant des pixels à illumination arrière, architecture de puce empilée, et interconnects cuivre-cuivre (Cu-Cu). Ces caractéristiques permettent un pixel carré de 10 µm, produisant un format compact 1/2,9-pouce avec environ 100 000 pixels effectifs. Le résultat est un capteur haute résolution, haute vitesse qui délivre 15 cm de résolution de distance du court au long rayon tout en respectant les standards de sûreté de fonctionnement automobile pour fiabilité et sécurité.

Dans sa configuration empilée, une liaison Cu-Cu connecte la puce pixel SPAD supérieure à une puce logique inférieure qui héberge le circuit de traitement de distance. Cette disposition préserve un ratio d'ouverture élevé et maintient le pas de pixel à 10 µm. Le plan d'incidence de lumière du capteur présente des micro-irrégularités qui réfractent les photons entrants, boostant l'efficacité d'absorption.

Avec une efficacité de détection de photons de 24 % à la longueur d'onde 905 nm couramment utilisée en lidar automobile, l'IMX459 peut détecter de façon fiable les cibles à faible réflectivité à haute résolution. Un circuit de recharge actif — aussi lié via Cu-Cu à chaque pixel — délivre une vitesse de réponse d'environ 6 ns par photon en opération normale.

Le capteur est qualifié aux tests de fiabilité électronique automobile AEC-Q100 Grade 2 et a été conçu pour satisfaire les exigences de sûreté de fonctionnement ISO 26262, supportant ASIL-B(D) pour détection de défaillance, notification et contrôle. Ces certifications sous-tendent la sécurité et la fiabilité du lidar pour les solutions de mobilité futures.

Sony a publié un design de référence lidar à balayage mécanique qui intègre l'IMX459, permettant aux clients et partenaires d'accélérer le développement, réduire l'effort d'ingénierie et baisser les coûts globaux.

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