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激光雷达的CMOS传感器之争

摘要:CMOS图像传感器可以说为现代的3D成像带来了改头换面的革新,即便是兴起的激光雷达市场也不例外。不少SPAD CMOS传感器就用于Flash固态激光雷达中,尤其是在自动驾驶应用要求越来越高的前提下,一些主做消费级图像传感器的厂商凭借自己的技术家底,也纷纷入局激光雷达市场。

  ICC讯 CMOS图像传感器可以说为现代的3D成像带来了改头换面的革新,即便是兴起的激光雷达市场也不例外。不少SPAD CMOS传感器就用于Flash固态激光雷达中,尤其是在自动驾驶应用要求越来越高的前提下,一些主做消费级图像传感器的厂商凭借自己的技术家底,也纷纷入局激光雷达市场。

  Newsight Imaging

      eTOF激光雷达参考设计 / Newsight Imaging

  来自以色列的Newsight Imaging是一家成立于2016年的半导体公司,致力于3D CMOS图像传感器的开发,传感器芯片的生产制造均由同处以色列的高塔半导体负责。Newsight 于2020年发布的NSI1000是一款高性价比的CMOS图像传感器芯片,采用了Newsight特有的eTOF(增强TOF)技术,拥有32x1024的像素阵列,支持远近距离的3D深度图像捕捉。Newsight也推出了基于这一传感器芯片的eTOF固态激光雷达参考设计,采用的是无MEMS的纯固态方案,可做到0.2到100米的测量范围。

  近日,Newsight公布了全新的NSI9000 CMOS图像传感器,一款用于深度感知和激光雷达应用的低成本传感器。NSI9000并没有采用堆栈式的设计,而是选择了单芯片的设计,芯片封装大小只有12.7mm x 12.7mm。该传感器可提供491K(1024x480)的像素分辨率,最高支持到130的帧率。而在Newsight给出的信息中,如此性能的图像传感器只需要1800日元的样片价格。

  与NSI1000对比,NSI9000不仅进一步增加了像素分辨率,也将全分辨率下的探测距离提升至200米,还能做到高于1%的精度。不仅如此,NSI9000遵循了基于事件驱动成像的设计,采用了事件感知的特色电路,可以通过该电路连接到每一个像素。

  在Newsight Imaging发布的公开信息中,也用到了一款竞品芯片作为对比,指出其像素分辨率达到竞品的5倍,甚至详细到了竞品的价格——15000日元,很明显这对标的就是日厂了,经过信息比对,不难看出这家厂正是图像传感器大厂索尼。

  索尼

  索尼作为CMOS大厂,近年来也开始涉足汽车行业,尤其是自动驾驶领域。在展出概念车后,索尼终于在今年的CES 2022上宣布成立索尼移动公司,以探索电动汽车市场。摄像头作为纯视觉方案中至关重要的一环,虽然索尼在车用摄像头上的市场份额不算高,但索尼的CMOS业务凭借多年的技术积累,主攻这一方向的话还是可以打造出优秀的车规传感器。

  然而,索尼似乎并不满足于摄像头,同样想要进军激光雷达市场。去年,索尼半导体推出了IMX459堆叠式SPAD距离传感器,用于汽车激光雷达进行dToF的探测与识别。IMX459将10平方微米的SPAD像素和测距处理电路封装在单个芯片上,凭借1/2.9尺寸大小的传感器提供100K(597x168)左右的有效像素,实现高精度高速的距离测量。

       IMX459机械式扫描激光雷达参考设计 / 索尼

  在激光雷达的测距方案中,SPAD像素可用于dToF传感器的探测器,通过测量光源反射的时间差来完成距离的测量。该传感器充分利用了索尼在CMOS图像传感器上积累的技术,比如背照式像素结构、铜互连等,而且在对角线长度仅有6.25毫米的传感器大小下,很适合用于对小尺寸要求高的固态雷达中。索尼计划今年3月开始提供样片,不过目前仅提供了机械式激光雷达的参考设计。

  根据索尼的说法,IMX459还用到了不规则的光入射面来折射入射光,从而提高传感器的吸收率,在激光雷达常用的905nm波长光源下,也能达到24%的光子探测率,所以分辨率和反射率的表现上比较优秀,在300米的探测范围最高可做到15cm的精度。索尼也已经展出了这一传感器的首秀,用于在CES上展出的纯电概念车中。

  小结

  在激光雷达仍在探索不同技术路线的前提下,多一种选择并非坏事,最终这个市场会根据成本、产量和性能决定谁去谁留。CMOS传感器的突破创新无疑给了激光雷达一种低成本的路线,CMOS传感器厂家也在面向自动驾驶开发新的设计方案,这样的内卷对未来的汽车市场无疑是越多越好。

内容来自:电子发烧友
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关键字: 激光雷达
文章标题:激光雷达的CMOS传感器之争
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