SONY|看懂这颗激光雷达芯片 就看懂了索尼汽车( 三 )
加入 AI 芯片做信号预处理虽然简单 ， 但实际表现可能并不完美 。
因此 ， 如果能用微弱的进光量“代表”其他光成像 ， 不但能实现更低的延迟 ， 而且通过成像能得到噪点更少的点云图 。
韩国科学技术研究院（KIST）新一代半导体研究所所长张畯然在一篇文章中阐述了 SPAD 传感器的工作原理 。
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▲ 不同类型图像传感器在接受光子照射时电子放大程度
“当在 SPAD 上施加比击穿电压（breakdown voltage）更高的电压时 ， 会发生碰撞电离现象（Impact Ionization） ， 巨大的电场（electric field）使载流子（carrier）加速运动并与原子碰撞 ， 从而使原子中释放的自由载流子数量急速增多 。这种现象被称为雪崩倍增（Avalanche Multiplication） ， 会导致图像传感器点亮的光子产生大量自由载流子 。”他写道 。
这就意味着即便激光发射单元发射的激光仅有少量反射回来 ， 通过雪崩倍增现象传感器仍旧能够将光子大量增加 ， 并且识别为大量的光子 。这就意味着 ， SPAD 传感器具有非常高的信噪比 。
同时 ， SPAD 在接收的光子数量极少的情况下就能完成成像 ， 因此其“快门速度”可以做到非常短 ， 提升感知帧率 。
02. 双层芯片架构 响应速度远超现有产品
索尼除了将 SPAD 技术逐步推向量产之外 ， 也使用了已经打磨多年的一项技术 —— 双层图像传感器堆叠 ， 这项技术能够让感知响应速度更快 。
在去年 2 月的一次演讲中 ， 索尼半导体公司高级经理 Oichi Kumagai 对 SPAD 激光雷达传感器的技术路线进行了详细介绍 。
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▲ 索尼 IMX459 结构和单个 SPAD 传感器
其中 ， 逻辑电路放置在芯片底部 ， 每一个像素尺寸为 10 微米 * 10 微米 。传感器表面并非完全平整 ， 索尼将每一个像素点做成了一个凸透镜 ， 从而能够实现更高的光折射率 ， 提升激光的吸收效果 。根据索尼的测试 ， 这一激光雷达传感器在使用 905nm 波长的激光光源时 ， 光子检测效率能达到 24% 。
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▲ 传统激光雷达传感器点云图（左）SPAD 传感器点云图（右）
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