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» 2021年09月08日 10時30分 公開

車載LiDAR向け積層型SPAD距離センサーを開発1/2.9型で有効約10万画素

ソニーは、車載LiDARに向けて1/2.9型で有効約10万画素の積層型SPAD距離センサー「IMX459」を開発した。遠距離から近距離までを、15cm間隔で高精度かつ高速に測距できるという。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

SPAD画素チップと測距処理用チップをCu-Cu接続で積層

 ソニーは2021年9月、車載LiDARに向けて1/2.9型で有効約10万画素の積層型SPAD距離センサー「IMX459」を開発したと発表した。遠距離から近距離までを、15cm間隔で高精度かつ高速に測距できるという。

IMX459の外観 出典:ソニー

 車載LiDARは、ADAS(先進運転支援システム)や自動運転を実現する技術の1つとして、注目されている。道路状況や他車両、歩行者など対象物の位置、形状を高精度に検知、認識できるからだ。今後の需要拡大に向けては、測距性能のさらなる向上や小型化、低コスト化に対する要求も強い。

 IMX459は、ダイレクトToF(dToF)方式の受光素子であるSPAD(Single Photon Avalanche Diode)画素と測距処理回路を集積した構造となっている。具体的には、セルサイズが10μm角のSPAD画素を用いた裏面照射型の画素チップと、測距処理用の回路などを集積したロジックチップを上下に配置して積層、Cu-Cu接続により1画素ごと導通をしている。

 こうした独自の積層構造を採用することで、微小なセルサイズでも十分な開口率を確保しながら、光の入射面に凹凸を設けることで入射光の吸収率を高めることができたという。波長が905nmのレーザー光源に対し、24%という高い光子検出効率を実現した。また、画素ごとにCu-Cu接続した測距処理回路部には、アクティブ・リチャージ回路を搭載、1光子当たりの応答速度を通常時約6ナノ秒に高めた。

SPAD ToF方式距離センサーの積層構造イメージと撮像例 (クリックで拡大) 出典:ソニー

 IMX459は、最大検知距離が300mで、その時の距離精度は3×3画素加算モードで30cm、6×6画素加算モードで15cmとなっている。インタフェースはMIPI CSI-2シリアル出力を用意した。パッケージは外形寸法が15.65×15.35mmの152端子プラスチックBGAで供給する。サンプル価格(税込み)は1万5000円、2022年3月よりサンプル品の出荷を始める予定。

 IMX459は、自動車向け電子部品の信頼性試験基準「AEC-Q100」の「Grade2」を取得予定である。自動車向け機能安全規格「ISO 26262」に準拠した開発プロセスも導入、機能安全要求レベル「ASIL-B(D)」に対応する。

 ソニーは、IMX459を搭載したメカニカルスキャン方式のLiDARをレファレンスデザインとして用意し、顧客やパートナーに提供する。

メカニカルスキャンLiDARのレファレンスデザイン 出典:ソニー

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