廣譜GeSi技術克服了3D傳感的主要障礙

3D 傳感正在成為一項至關重要的技術，并已被用作 Apple 的 Face ID 等應用程序的一個組成部分，用于手機解鎖和支付。未來幾年，該技術將進一步滲透到增強現(xiàn)實和自動駕駛等市場。

3D 傳感的主要技術方法是基于向目標發(fā)射光脈沖或光的結構化模式，然后測量它們反射的光。最流行的方法是飛行時間 （ToF） 傳感，其中深度或距離是根據(jù)光脈沖飛行期間的相移（間接 ToF）或時間延遲（直接 ToF）計算的。ToF 感測與其他 3D 感測方法相比具有多種優(yōu)勢。例如，該系統(tǒng)可以封裝在一個非常緊湊的模塊中，用于短程、中程和長程，并且只需很少的計算工作即可獲取深度或距離數(shù)據(jù)。

雖然 ToF 是經(jīng)過驗證的 3D 傳感解決方案，但它具有一些固有的缺點。特別是，基于 ToF 的 3D 傳感技術通常在小于 1.1μm 的波長下工作，通常在 850nm 或 940nm 下工作。這些波長有兩個主要缺點。首先，由于同一波長范圍內(nèi)的太陽光的干擾，室外表現(xiàn)乏善可陳。其次，由于人眼的視網(wǎng)膜很容易吸收這些波長的激光能量，因此在使用過程中激光故障或操作不當可能會導致嚴重的眼睛損傷。

已經(jīng)進行了一些嘗試，例如使用最先進的 Si 傳感器，將 ToF 傳感的光譜擴展到超過 1.1μm 的波長，從而可以減輕陽光干擾和眼睛危害。然而，即使是最先進的硅傳感器，量子效率 （QE） 也很差，從 940nm 的約 30% 急劇下降到波長超過 1.1μm 的 0%，這使得硅傳感器成為一種低效的解決方案。

這種新的 Artilux 技術將作為光吸收材料的 GeSi 與硅晶片上的 CMOS 集成電路集成在一起。它通過在 940nm 處將 QE 顯著提高到 90%，并將可訪問的光譜進一步擴展到 1550nm，從而實現(xiàn)了 50% 的 QE，從而消除了現(xiàn)有的研發(fā)瓶頸。

結合通常為 300MHz 及以上的高調(diào)制頻率，與現(xiàn)有 ToF 傳感器相比，新的 GeSi 傳感器技術可提供明顯更準確的性能。它提供了在最小化或消除陽光干擾的波長以及減少或避免眼睛損傷風險的波長下工作的自由度。根據(jù) Artilux 迄今為止收集的實驗數(shù)據(jù)，GeSi 傳感器在短距離內(nèi)提供出色的深度或距離精度，在短距離、中距離和長距離內(nèi)具有出色的戶外性能。

用于自動駕駛的激光雷達

用于自動駕駛汽車的激光雷達是 3D 傳感的重要應用。當前的 LiDAR 技術可分為兩類：用于 1.1 μm 以下波長的硅基 CMOS 傳感器和用于 1.1 μm 以上波長的 III-V 材料傳感器。

雖然基于硅的 CMOS 傳感器成本低廉，但它容易受到陽光的干擾，并存在可能對眼睛造成傷害的風險，特別是因為 LiDAR 使用高功率激光器來實現(xiàn)所需的長距離。轉向基于 III-V 材料的傳感器克服了這些問題，因為它與硅相比具有更高的 QE。然而，III-V 的缺點是制造成本高以及使用不同材料集成多個芯片的困難。Artilux 的 GeSi 傳感器技術是唯一可以在 1.1 μm 以上波長下工作的硅基解決方案，因此結合了硅基 CMOS 傳感器和 III-V 材料基傳感器的最佳特性。

使用 GeSi 傳感器感應廣譜光的能力將提高眼睛安全性，最大限度地減少陽光干擾，并顯著提高準確度表現(xiàn)。它是在不久的將來為消費者和利基應用釋放 3D 傳感的全部潛力的解決方案。

審核編輯：郭婷