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近日，韓國科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)與SK海力士的研究團(tuán)隊(duì)攜手，首次成功開發(fā)出一種基于商用40nm背光CMOS圖像傳感器工藝的短距離單光子雪崩二極管(SPAD)。這種高性能傳感器具有出色的探測(cè)單光子能力，可應(yīng)用于用戶程序中，實(shí)現(xiàn)對(duì)毫米級(jí)別物體的精確識(shí)別。
SPAD作為一種能夠探測(cè)單個(gè)光子的先進(jìn)傳感器，其開發(fā)難度極大。此前，僅有日本索尼公司成功將SPAD激光雷達(dá)商業(yè)化，并基于90nm背照CMOS圖像傳感器工藝為蘋果公司提供了產(chǎn)品。盡管索尼的SPAD設(shè)計(jì)在效率上優(yōu)于文獻(xiàn)中報(bào)道的背光設(shè)備，但其137~222ps的定時(shí)抖動(dòng)性能卻無法滿足短距離和中距離激光雷達(dá)應(yīng)用在用戶識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別和精確形狀識(shí)別方面的需求。
為了解決這一問題，由后硅半導(dǎo)體研究所(the Post-Silicon Semiconductor Institute)Myung-Jae Lee博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，與SK海力士緊密合作，共同研發(fā)出了一種新型單光子傳感器元件。這款元件將定時(shí)抖動(dòng)性能顯著提升至56ps，同時(shí)距離分辨率也提高到了約8毫米。這一突破在中短距離激光雷達(dá)傳感器元件領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。
值得一提的是，該產(chǎn)品是基于大規(guī)模生產(chǎn)的半導(dǎo)體工藝——40納米背光CMOS圖像傳感器工藝進(jìn)行開發(fā)的，因此預(yù)計(jì)能夠迅速實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化和商業(yè)化。這一成果不僅展示了韓國在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)力，更為韓國戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)下一代系統(tǒng)半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)力提供了有力支撐。
KIST首席研究員Myung-Jae Lee對(duì)此表示：“如果我們將這種半導(dǎo)體激光雷達(dá)(LiDAR)和3D影像傳感器作為核心技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化推廣，韓國在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力將得到極大提升。”這一重要研發(fā)成果為韓國在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位注入了新的活力。
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