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只是组装?遥遥领先的国产激光雷达绕不开索尼的传感器芯片_激光_索尼

admin 2024-08-29 17:50:13 0

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为什么?

这是由于,索尼是环球CMOS图像传感器遥遥领先的王者——无论是技能实力亦或是市场份额,CMOS图像传感器是摄像头的最核心器件。

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据Yole最新的《2024年CMOS图像传感器行业现状》显示,索尼CMOS图像传感器(CIS)的市场份额在2023年进一步攀升至45%——险些快要霸占环球CIS一半的市场,足见这位环球CMOS图像传感器王者地位的稳固。

▲来源:yole

然而,索尼的传感器芯片,不仅统治了摄像头,还将垄断另一个国产彷佛看起来遥遥领先的传感器赛道——激光雷达。

Yole《2024车载激光雷达市场报告》显示,禾赛科技、速腾聚创、图达通、华为、览沃等国产激光雷达厂商,合计霸占环球84%的市场份额。

激光雷达不是禾赛科技、速腾聚创等厂商生产的吗?

是,但不全是。

激光雷达是一个繁芜、精密的传感器系统,紧张有激光发射、激光探测、信息处理、扫描等四大部件构成,禾赛科技、速腾聚创等厂商属于中游集成商,其产品既有自研的部分,也有向外采购的部件。

激光器、探测器和旗子暗记处理是激光雷达BOM总体本钱最高的部分,占比高达70%,个中激光器+探测器占比30%-40%,是目前激光雷达降落本钱(激光雷达赛道的主逻辑)的关键环节和核心技能壁垒之一。

当前,激光雷达技能方案业内已经基本达成共识,整体遵照机器式>半固态>全固态的演进路线,光芒波段采取905nm,激光器由EEL向VECSEL发展,探测器由APD向SiPM和SPAD面阵发展。
个中,SPAD(单光子雪崩二极管)被认为是SiPM迭代的下一代探测芯片,具有更高的集成度、跟高设计灵巧性和更低的本钱。

2020年,索尼推出了行业真正意义上的第一款车规级SPAD 芯片,如今险些一统天下。

华为率先利用!
苹果推动,索尼不看好却推出行业第一款车规级SPAD探测器芯片!

还记得2023年12月,华为发布的环球汽车业界首个量产的最高线数激光雷达——192线激光雷达吗?

据业界剖析,这颗“遥遥领先”的激光雷达,利用的便是索尼的SPAD芯片——IMX459,IMX459作为业界真正意义上的第一款车载SPAD SoC(片上系统),具有里程碑意义。
它的成功研发和运用,证明了SPAD技能在激光雷达领域的可行性。

作为CMOS图像传感器的老大,起初索尼是不太乐意做SPAD芯片的,索尼工程师提到他们认为在实际运用中很难实现。

然而,苹果公司决定在iPhone手机上配置短距激光雷达以实现3D扫描运用,苹果公司找到了索尼研发SPAD芯片,与此同时,汽车自动驾驶领域的激光雷达运用也在飞速发展,于是,索尼顺手一并研发车规级IMX459激光雷达芯片,并在2020年实现流片。

干系数据显示,如今索尼每年向苹果供应0.8-1亿颗SPAD面阵芯片,用于iPhone等产品中。

作为业界第一款车规级SPAD芯片,IMX459的性能实在并不理想,早在2022年国内外车企测试完后,大都给出负面评价,大部分厂商认为这是一颗Demo(样品),很难在量产中运用。

这时候,第一个吃螃蟹的厂商涌现了:

H公司率先实现了量产,本钱、可靠性、供应链稳定性等成分逐一战胜。
纵然IMX459在某些方面表现不佳,但它能在其他方面供应上风,例如本钱更低以及供应链稳定,在市场中得到一定的份额。
感谢H公司跑通了验证以及供应链体系,随后大量的车企和主机厂也给出了DEMO以及量产排班,并且实现了价格的cost down,让激光雷达真正意义上飞入平凡百姓家。

就这样,我们在2023年底看到了首个量产上车的192线激光雷达。

从华为激光雷达开始,进入2024年,市场大量涌现192线激光雷达产品,而这些激光雷达用到的核心SPAB探测器芯片,都是索尼IMX459。

那么,为什么用索尼IMX459芯片做出来的激光雷达,都是192线?

索尼SPAD芯片独步天下,下一代已在路上,国产厂商捋臂将拳自研SPAD芯片但一个能打的都没有

索尼是环球CMOS技能领先者,手握三个CMOS半导系统编制造厂,而IMX459激光雷达探测器芯片也有赖于其多年的技能积累。

IMX459芯片利用堆叠式工艺,顶部芯片利用90nm的背照式工艺实现,完成基于CMOS的SPAD。
底部芯片利用40nm 1AI-10cu工艺,卖力完成SPAD的旗子暗记逻辑处理。
全体pixel数量为100000个SPAD像素(189(H)x600(V)),包含没有利用的SPAD。

IMX459芯片的构造如下图:

可以看到,IMX459芯片是上面SPAD芯片+下面逻辑芯片的集成封装,采取索尼的“Cu-Cu稠浊键合”封装技能,这也是索尼有名于世的堆叠式工艺——熟习CMOS图像传感器的童鞋肯定不陌生,正是这一创新让索尼稳居环球CMOS图像传感器王者宝座。

IMX459全分辨率600x189, 通过每 3x3 个单元输出一个像素,因此终极分辨率200x63,而去掉边缘的 8 个像素之后,激活区域分辨率为192x63,各家通过把芯片旋转90度,刚好可以将垂直分辨率对应192线,基本可以确定用的便是IMX459,水平方向通过增加激光器数量和多面转镜,进而实现水平分辨率的倍增。

前文我们提到,作为第一款车规级SPAD芯片,IMX459的性能参数并不理想,经由厂商和索尼的共同努力,魔改后达到量产哀求。

既然索尼能够研发出来,那我们国产能不能自研呢?

在2023年,多家国产芯片企业流传宣传研发出车规级SPAD芯片,并且有部分已经流片量产。

但据业内资深人士透露,国产SPAD芯片实测效果没有一家达到哀求“要么测远了精度达不到,要么精度够了但只有几十米,良率还待定。

因此,目前能够量产的SPAD芯片方案,险些只有索尼一家。

而且索尼下一代激光雷达SPAD芯片IMX479已经在路上,有信息指华为、禾赛等厂商已经在Demo测试和验证阶段。

IMX479的探测效率(PDE)将高达50%,探测效率(PDE)是衡量激光雷达性能的主要指标之一,它表示激光雷达能够成功探测到并返回有效旗子暗记的比例。
而在波长为905nm的光源下,IMX459的峰值PDE为22%。

IMX479比拟IMX459在性能参数上或有翻倍的提升,从而让激光雷达能够供应更准确、更可靠的环境感知能力。

波长温度-PDE

高度集成化是趋势,激光雷达技能门槛降落?

索尼的SPAD芯片对激光雷达家当具有主要意义,其创新性的将激光吸收模块和数据读出模块集成到一起,在高度集成化、降落本钱、向固态化迈进的同时,也降落了激光雷达的设计、制造技能门槛。

前文我们提到,一台激光雷达紧张由激光器、探测器、信息处理、扫描等四大部件构成,全体激光雷达是一条链条,这部分强了,那其他部件就可以相对“弱”一些,譬如探测器足够灵敏、性能足够强,那么对激光器的性能哀求就没那么高。

结语

作为环球最大的CMOS图像传感器厂商,索尼凭借深厚的CMOS工艺技能,进入激光雷达SPAD芯片领域,并有望犹如CIS一样形成领先地位。

SPAD芯片或将是未来激光雷达的核心感知技能,壁垒极高,国产厂商虽然已经开始自研,仍有许多瓶颈须冲要破。
无论从激光雷达集成化趋势,还是供应链风险可控角度来看,激光雷达核心感知芯片的自研,仍旧是国产厂商必走之路。

短缺核心的国产感知芯片,国产激光雷达的遥遥领先也只是徒有浮名

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