dToF的核心单元是SPADmdashmdash单光子雪崩二极管

日前，2021年集成电路制造年会在广州召开塔式半导体有限公司全球副总裁秦磊受邀参加IC制造生态发展分论坛，并以《感知世界mdash，mdash，先进的3D视觉CIS技术》为主题发表精彩演讲他从代工制造的角度，分享了3D感知技术目前的困难和未来的发展趋势

微电网了解到，Tower Semi在消费电子，工业和汽车等多个领域都有布局，用于3D传感技术目前行业内3D传感器产品的主流解决方案有三种，分别是双目视觉，结构光和ToF根据测距方法的不同，ToF也可以分为差分多普勒频移和相干多普勒频移

秦磊认为:事实上，对于不同的应用场景，上述方案各有千秋终端更有可能针对产品需求选择更合适，更具性价比的方案比如:手机上的人脸ID使用的是结构光，还有iToF方案在扫地机器人出现之前，双目视觉等方案是主流

值得注意的是，即使3D感知技术在行业中的应用场景越来越多样化，但从来没有成为用户的刚需，也没有出现井喷的需求。

对此，秦磊谈及:我们认为，3D技术的推广仍面临诸多挑战，除了能否产生刚需的应用场景，从技术角度来说，3D技术应用到终端产品进行人脸识别会被屏幕遮挡，我们还需要思考其他的事情比如环境扫描建模或者分区测距，如何同时保证lsquo感应距离足够远，分辨率足够高，感光足够灵敏，功耗足够低几个方面

随后，秦磊以车载激光雷达为例进行了解读，分享了车载激光雷达应用dToF方案的优势，必要性和技术难点。

事实上，雷达在汽车产品中的应用并不新鲜，能够实现辅助测距的解决方案相当普遍可是，秦磊认为:伴随着汽车智能化的深入，车企会更加重视行车安全，这就引出了辅助驾驶系统激光雷达的远程监控在辅助驾驶系统中尤为重要此外，与短程超声波方案或传统的2D图像传感器相比，激光雷达可以感知物体的形状，有助于用户判断，进一步提高了安全性

那么，从技术角度来说，dToF方案可以升级到什么房间呢。

从原理上讲，dToF是指激光发射到人或物体上，然后返回，从发射器到物体的距离是通过光的往返时间来计算的制造业中，dToF的核心单元是SPADmdashmdash单光子雪崩二极管当光子转化为电子时，会击穿一直处于电荷饱和状态的二极管，产生强电流，与二极管相连的电路结构会立即开始复位二极管的压降，使二极管恢复到雪崩击穿前的状态从二极管雪崩到雪崩前状态恢复的过程称为猝灭，一个或一组SPAD和相应的猝灭电路单元，以及能将相应的读出时间信号转换成数字信号的TDC，可以构成接收传感器的真实dToF

秦磊还提到了SiPM的概念，即有多个SPAD阵列它可以读出更精确的光强信号，而不是简单地判断有没有光，这类似于模拟电路的特性但它也有许多技术挑战当一个SPAD处于雪崩状态时，很容易导致周围的SPAD出现误导雪崩状态，多个SPAD可能会相互干扰，这需要通过技术逐步解决

综合考虑SPAD的性能指标，主要参数有VBD，PDE，DCR，串扰，后脉冲，死区时间，抖动等SPAD技术的提升，也就是工艺研发和芯片设计的进步，都要围绕这些参数进行

最后，秦磊还表示，将根据上述产品布局，合理安排赛米塔所有工厂的产能对于任何重要的工艺节点和平台，公司都会将产能布局在至少2—3家工厂，希望尽可能缓解未来产能供不应求的问题

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