3D 傳感正在成為一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)，并已被用作 Apple 的 Face ID 等應(yīng)用程序的一個(gè)組成部分，用于手機(jī)解鎖和支付。未來(lái)幾年，該技術(shù)將進(jìn)一步滲透到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和自動(dòng)駕駛等市場(chǎng)。

3D 傳感的主要技術(shù)方法是基于向目標(biāo)發(fā)射光脈沖或光的結(jié)構(gòu)化模式，然后測(cè)量它們反射的光。最流行的方法是飛行時(shí)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(shí)間延遲（直接 ToF）計(jì)算的。ToF 感測(cè)與其他 3D 感測(cè)方法相比具有多種優(yōu)勢(shì)。例如，該系統(tǒng)可以封裝在一個(gè)非常緊湊的模塊中，用于短程、中程和長(zhǎng)程，并且只需很少的計(jì)算工作即可獲取深度或距離數(shù)據(jù)。

雖然 ToF 是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的 3D 傳感解決方案，但它具有一些固有的缺點(diǎn)。特別是，基于 ToF 的 3D 傳感技術(shù)通常在小于 1.1μm 的波長(zhǎng)下工作，通常在 850nm 或 940nm 下工作。這些波長(zhǎng)有兩個(gè)主要缺點(diǎn)。首先，由于同一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的太陽(yáng)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(zhǎng)的激光能量，因此在使用過(guò)程中激光故障或操作不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的眼睛損傷。

已經(jīng)進(jìn)行了一些嘗試，例如使用最先進(jìn)的 Si 傳感器，將 ToF 傳感的光譜擴(kuò)展到超過(guò) 1.1μm 的波長(zhǎng)，從而可以減輕陽(yáng)光干擾和眼睛危害。然而，即使是最先進(jìn)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(zhǎng)超過(guò) 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(shù)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(guò)在 940nm 處將 QE 顯著提高到 90%，并將可訪問(wèn)的光譜進(jìn)一步擴(kuò)展到 1550nm，從而實(shí)現(xiàn)了 50% 的 QE，從而消除了現(xiàn)有的研發(fā)瓶頸。

結(jié)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(shù)可提供明顯更準(zhǔn)確的性能。它提供了在最小化或消除陽(yáng)光干擾的波長(zhǎng)以及減少或避免眼睛損傷風(fēng)險(xiǎn)的波長(zhǎng)下工作的自由度。根據(jù) Artilux 迄今為止收集的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)距離內(nèi)具有出色的戶外性能。

用于自動(dòng)駕駛的激光雷達(dá)

用于自動(dòng)駕駛汽車的激光雷達(dá)是 3D 傳感的重要應(yīng)用。當(dāng)前的 LiDAR 技術(shù)可分為兩類：用于 1.1 μm 以下波長(zhǎng)的硅基 CMOS 傳感器和用于 1.1 μm 以上波長(zhǎng)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(yáng)光的干擾，并存在可能對(duì)眼睛造成傷害的風(fēng)險(xiǎn)，特別是因?yàn)?LiDAR 使用高功率激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的長(zhǎng)距離。轉(zhuǎn)向基于 III-V 材料的傳感器克服了這些問(wèn)題，因?yàn)樗c硅相比具有更高的 QE。然而，III-V 的缺點(diǎn)是制造成本高以及使用不同材料集成多個(gè)芯片的困難。Artilux 的 GeSi 傳感器技術(shù)是唯一可以在 1.1 μm 以上波長(zhǎng)下工作的硅基解決方案，因此結(jié)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(yīng)廣譜光的能力將提高眼睛安全性，最大限度地減少陽(yáng)光干擾，并顯著提高準(zhǔn)確度表現(xiàn)。它是在不久的將來(lái)為消費(fèi)者和利基應(yīng)用釋放 3D 傳感的全部潛力的解決方案。

審核編輯：郭婷