韩国KIST联合SK海力士，在SPAD技术领域取得突破
2024-02-07 20:40:15 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
研究团队基于40 nm背照式CMOS图像传感器工艺，开发出一种能够识别毫米级物体的单光子雪崩二极管（SPAD）。
KIST单光子雪崩二极管(SPAD)基于SK海力士40 nm背照式CMOS图像传感器技术开发
激光雷达（LiDAR）传感器是实现高级驾驶辅助系统（ADAS）、自动驾驶以及增强现实/虚拟现实（AR/VR）等先进应用的关键使能技术。AR/VR设备和智能手机中使用的短距离、中距离激光雷达需要更好的距离（深度）分辨率，以更准确地探测人或物体的形状，因此需要具有更好时间抖动（timing jitter）性能的单光子探测器。
激光雷达通过计算发射器发射的光子撞击物体并返回接收器所需要的时间来测量距离并构建3D图像。接收器端单光子探测器将光信号转换为电信号时，检测时间的微小差异被称为“时间抖动”，这种抖动的值越小，识别距离的精度就越高。
据麦姆斯咨询介绍，韩国科学技术研究院（KIST）近日宣布，由Post-Silicon Semiconductor Institute的Myung-Jae Lee博士领导的一支研究团队基于40 nm背照式CMOS图像传感器工艺，开发出一种能够识别毫米级物体的单光子雪崩二极管（SPAD）。
SPAD是一种可以检测单个光子的超高性能传感器，其开发难度极高。目前，日本索尼（Sony）公司基于其90 nm背照式CMOS图像传感器工艺成功将基于SPAD的激光雷达商业化，并供货给苹果（Apple）公司。
Myung-Jae Lee博士研究团队开发的具有超高性能单光子传感元件的半导体器件
索尼的SPAD展示了比文献报道背照式SPAD更好的效率，但其约137~222 ps的时间抖动性能不足以实现短、中距离激光雷达应用所需要的用户识别、手势识别以及物体精确形状识别。
Myung-Jae Lee博士研究团队开发的单光子传感元件将时间抖动性能显著提高了两倍多，达到56 ps，距离分辨率提高到了8 mm左右，作为短、中距离激光雷达传感元件具有巨大的应用潜力。尤其值得注意的是，这款SPAD通过与SK海力士联合研究，基于40 nm背照式CMOS图像传感器工艺（大规模量产半导体工艺）开发，因此有望立即实现韩国本土化和商业化。
KIST首席研究员Myung-Jae Lee博士表示：“这款SPAD作为激光雷达、3D传感的核心源技术商业化，将大大提高我们在下一代系统半导体领域的竞争力，这正是韩国当前的战略产业。”
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