广谱GeSi技术克服了3D传感的主要障碍

3D 传感正在成为一项至关重要的技术，并已被用作 Apple 的 Face ID 等应用程序的一个组成部分，用于手机解锁和支付。未来几年，该技术将进一步渗透到增强现实和自动驾驶等市场。

3D 传感的主要技术方法是基于向目标发射光脉冲或光的结构化模式，然后测量它们反射的光。最流行的方法是飞行时间 （ToF） 传感，其中深度或距离是根据光脉冲飞行期间的相移（间接 ToF）或时间延迟（直接 ToF）计算的。ToF 感测与其他 3D 感测方法相比具有多种优势。例如，该系统可以封装在一个非常紧凑的模块中，用于短程、中程和长程，并且只需很少的计算工作即可获取深度或距离数据。

虽然 ToF 是经过验证的 3D 传感解决方案，但它具有一些固有的缺点。特别是，基于 ToF 的 3D 传感技术通常在小于 1.1µm 的波长下工作，通常在 850nm 或 940nm 下工作。这些波长有两个主要缺点。首先，由于同一波长范围内的太阳光的干扰，室外表现乏善可陈。其次，由于人眼的视网膜很容易吸收这些波长的激光能量，因此在使用过程中激光故障或操作不当可能会导致严重的眼睛损伤。

已经进行了一些尝试，例如使用最先进的 Si 传感器，将 ToF 传感的光谱扩展到超过 1.1µm 的波长，从而可以减轻阳光干扰和眼睛危害。然而，即使是最先进的硅传感器，量子效率 （QE） 也很差，从 940nm 的约 30% 急剧下降到波长超过 1.1µm 的 0%，这使得硅传感器成为一种低效的解决方案。

这种新的 Artilux 技术将作为光吸收材料的 GeSi 与硅晶片上的 CMOS 集成电路集成在一起。它通过在 940nm 处将 QE 显着提高到 90%，并将可访问的光谱进一步扩展到 1550nm，从而实现了 50% 的 QE，从而消除了现有的研发瓶颈。

结合通常为 300MHz 及以上的高调制频率，与现有 ToF 传感器相比，新的 GeSi 传感器技术可提供明显更准确的性能。它提供了在最小化或消除阳光干扰的波长以及减少或避免眼睛损伤风险的波长下工作的自由度。根据 Artilux 迄今为止收集的实验数据，GeSi 传感器在短距离内提供出色的深度或距离精度，在短距离、中距离和长距离内具有出色的户外性能。

用于自动驾驶的激光雷达

用于自动驾驶汽车的激光雷达是 3D 传感的重要应用。当前的 LiDAR 技术可分为两类：用于 1.1 μm 以下波长的硅基 CMOS 传感器和用于 1.1 μm 以上波长的 III-V 材料传感器。

虽然基于硅的 CMOS 传感器成本低廉，但它容易受到阳光的干扰，并存在可能对眼睛造成伤害的风险，特别是因为 LiDAR 使用高功率激光器来实现所需的长距离。转向基于 III-V 材料的传感器克服了这些问题，因为它与硅相比具有更高的 QE。然而，III-V 的缺点是制造成本高以及使用不同材料集成多个芯片的困难。Artilux 的 GeSi 传感器技术是唯一可以在 1.1 μm 以上波长下工作的硅基解决方案，因此结合了硅基 CMOS 传感器和 III-V 材料基传感器的最佳特性。

使用 GeSi 传感器感应广谱光的能力将提高眼睛安全性，最大限度地减少阳光干扰，并显着提高准确度表现。它是在不久的将来为消费者和利基应用释放 3D 传感的全部潜力的解决方案。

审核编辑：郭婷