SK Hynix entwickelt 40-nm-SPAD für die Näherungslasererkennung

Kürzlich hat sich ein Forschungsteam des Korea Institute of Science and Technology (KIST) und SK Hynix zusammengetan, um erstmals erfolgreich eine Kurzstrecken-Einzelphotonen-Lawinendiode (SPAD) zu entwickeln, die auf einem kommerziellen 40-nm-CMOS-Bildsensorprozess mit Hintergrundbeleuchtung basiert. Dieser Hochleistungssensor verfügt über eine hervorragende Fähigkeit, einzelne Photonen zu erkennen und kann in Benutzerprogrammen eingesetzt werden, um eine genaue Erkennung von Objekten im Millimeterbereich zu erreichen.
Die Entwicklung des SPAD, eines fortschrittlichen Sensors zur Erkennung einzelner Photonen, war äußerst schwierig. Bisher hat nur Sony aus Japan SPAD LIDAR erfolgreich kommerzialisiert und Apple ein Produkt geliefert, das auf einem 90-nm-CMOS-Bildsensorprozess mit Hintergrundbeleuchtung basiert. Obwohl das SPAD-Design von Sony die in der Fachliteratur angegebenen Geräte mit Hintergrundbeleuchtung in puncto Effizienz übertrifft, erfüllt seine Timing-Jitter-Leistung von 137–222 ps nicht die Anforderungen von LiDAR-Anwendungen mit kurzer und mittlerer Reichweite in Bezug auf Benutzeridentifikation, Gestenerkennung und präzise Formerkennung .
Um dieses Problem anzugehen, hat ein Team unter der Leitung von Dr. Myung-Jae Lee vom Post-Silicon Semiconductor Institute (das Post-Silicon Semiconductor Institute) in enger Zusammenarbeit mit SK Hynix ein neues Einzelphotonen-Sensorelement entwickelt. Dieses Element verbessert die Timing-Jitter-Leistung erheblich auf 56 ps und erhöht gleichzeitig die Entfernungsauflösung auf etwa 8 Millimeter. Dieser Durchbruch zeigt großes Potenzial im Bereich der LiDAR-Sensorelemente mit kurzer und mittlerer Reichweite.
Bemerkenswert ist, dass das Produkt auf der Grundlage eines massenproduzierten Halbleiterprozesses, dem 40-nm-CMOS-Bildsensorprozess mit Hintergrundbeleuchtung, entwickelt wurde und daher voraussichtlich schnell lokalisiert und kommerzialisiert werden wird. Dieser Erfolg demonstriert nicht nur Koreas Innovationskraft im Bereich der Halbleitertechnologie, sondern unterstützt auch die Wettbewerbsfähigkeit von Systemhalbleitern der nächsten Generation, einer strategischen Industrie für Korea.
Myung-Jae Lee, leitender Forscher am KIST, kommentierte: „Wenn wir diesen Halbleiter-LiDAR und 3D-Bildsensor als Kerntechnologien kommerzialisieren, wird Koreas Wettbewerbsfähigkeit auf dem globalen Halbleitermarkt erheblich verbessert.“ Dieser wichtige Forschungs- und Entwicklungserfolg hat Koreas Führungsposition in der globalen Halbleiterindustrie neu gestärkt.