索尼SPAD传感器明年将量产出货，积极布局车载LiDAR市场

据日媒上周报道，索尼将于2023年开始量产车载传感器LiDAR零部件。据悉，此次索尼计划量产的是一种被称为单光子雪崩二极管（SPAD）的光接收元件，而这将是该公司首次量产车载激光雷达零部件。

去年9月，索尼半导体解决方案(Sony Semiconductor Solutions)就宣布成功为汽车激光雷达开发出一款堆叠式激光传感器——IMX459。当时产品介绍中称，这是全球首个采用直接飞行时间(dToF)方案设计的的堆叠激光传感器。该部件设定在2022年3月开始采样，2022年年底开始出货。

IMX459 /2.9型(6.25 mm对角)堆叠式SPAD深度传感器，将间距为10 μm的597×168 SPAD阵列和测距处理电路封装在单个芯片上，形成了紧凑的1/2.9型外形因子，实现高精度、高速的测距。

SPAD ToF深度传感器堆叠配置：上部为SPAD像素，下部为测距处理电路（图片来源：Sony官网）

索尼使用了一系列技术，如背光源像素结构、堆叠配置和CMOS图像传感器的铜-铜（Cu-Cu）连接，从而创建出了这种LiDAR传感器。该产品采用堆叠结构，采用背照SPAD像素芯片与配备测距处理电路的逻辑芯片之间的铜-铜（Cu-Cu）连接，实现每个像素的导通。这允许将电路放置在像素芯片底部的配置，保持高孔径比，同时产生较小的10 μm平方像素，最终使得传感器能够成功覆盖从15cm到300m的测距。

该传感器还使用表面不规则的入射光平面来折射入射光，从而提高吸收率。这些特点能够在905 nm波长实现比传统方案提高24%的光子检测效率。例如，可以在高分辨率和距离分辨率下检测具有低反射率的遥远物体。此外，电路部分还包括一个有源充电电路，每个像素都有一个铜-铜连接，在正常操作下，每个光子的响应速度约为6纳秒。

目前，该传感器正在接受AEC-Q100 2级汽车电子元件可靠性测试，并且已经推出了符合ISO 26262汽车功能安全标准的开发流程，并支持ASIL- B(D)级别的功能安全要求，如故障检测、通知和控制。

此外，索尼还通过直接与Velodyne等公司合作，开发出了一个机械激光雷达的原型系统设计，目前已陆续交付给客户和合作伙伴，帮助他们节省激光雷达开发过程中的工时，并通过优化设备选择来降低成本。

随着先进驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶(AD)的普及，新型传感器通过提高汽车激光雷达检测和识别性能，大大提升了出行的安全性、可靠性。

而SPAD能够对单个光子发生雪崩效应，因此其具有极高的探测敏感度和探测距离。同时，SPAD对反射强度要求较低，分辨率极佳，极弱光可成像，并可以通过芯片化降低成本。基于这一系列优势，SPAD已经成为了当前LiDAR探测器的一大主流发展方向。

据市场调研分析机构MarketWatch预测，2022年全球单光子雪崩光电二极管(SPAD)市场规模将达到100万美元。SPAD市场的主要参与者包括： Ketek、ON Semiconductor、滨松（Hamamatsu）、佳能（Canon）、意法半导体（STMicroelectronics）、索尼（Sony）、Tower Semiconductor、Micro Photon Devices、AMS、Phillips、IDQuantique、Laser Components。

针对此次量产SPAD产品，索尼半导体解决方案公司总裁兼首席执行官清水照士清水照士表示，索尼的目标是为众多整车厂和Tier 1提供SPAD这一关键零部件，从这一角色出发来主导LiDAR市场。