南京芯视界发布新一代3D dToF芯片 性能远超索尼!

2023-05-15  admin 本站
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5月12日,由中国半导体行业协会IC设计分会(ICCAD)、芯原股份、松山湖管委会主办的主题为“AR/VR/XR x 元宇宙”的“2023松山湖中国IC创新高峰论坛”正式在广东东莞松山湖召开。南京芯视界微电子科技有限公司(以下简称“南京芯视界”)发布了其自研的3D dToF芯片VI63xx系列。

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2017年,苹果在iPhone X系列当中引入3D结构光技术,采用Face ID取代指纹识别的Touch ID之后,迅速引爆了3D视觉市场。

之后,相对于3D结构光技术探测距离更远、应用场景更广的3D ToF技术也得到了迅速发展。

2020年,苹果率先在其新iPad Pro采用了基于dToF技术的“雷达扫描仪”,之后发布的iPhone 12 Pro和iPhone 12 Pro Max也配备了基于dToF技术的后置的“雷达扫描仪”,进一步加速了dToF技术的应用。

其实,在苹果采用dToF技术之前,业界已经有不少智能手机厂商的旗舰机型也采用了3D ToF镜头,但是基本都是基于iToF技术的。

相比之下,dToF具备低功耗、抗干扰等优势,适用于对测距精度要求高的较远距离测距场景,这也使得dToF技术更适合于AR/VR/MR、3D建模、车载LiDAR等方面。

需要指出的是,dToF 深度算法相对简单,但难点在于用以实现较高精度的 SPAD(单光子雪崩二极管)。

dToF 要检测光脉冲信号(纳秒甚至皮秒级),因而对光的敏感度要求会很高,因此接收端通常选择 SPAD或者 APD(雪崩光电二极管)这类传感器来实现。

但是,APD集成度弱于普通的CMOS 图像传感器,像素尺寸一般大于 10μm,从而分辨率通常较差,成本也更高。

相比之下,SPAD比APD更敏感,一个光生载流子就能触发大量雪崩电流,并且能够直接产生数字触发信号,可以实现更小像素尺寸,而且可与CMOS全兼容。

可以说,SPAD技术是目前 dToF 技术的核心,但是技术难度大且制作工艺复杂,目前仅少数厂家具备量产能力。

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据南京芯视界产品总监张良先生介绍,成立于2016年的南京芯视界,是国内唯一实现单光子dToF规模化商业落地的公司,目前已经是国产dToF技术领域领域的领军企业,在SPAD传感器、dToF系统模型、核心DSP、dToF系统方案、光学SIP设计等核心技术方面都有积累。

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具体产品方面,早在2020年下半年,南京芯视界的首款dToF产品就已经进入了量产,目前已经有机器视觉及量测传感器VI43X0系列、手机XR应用传感器VI63xx系列和三维建模传感器VI4331系列,在2021年和2022年已累计完成数千万级的交付,在智能手机、扫地机器人、机器自动化、IoT方面都有落地。

目前南京芯视界还在积极开拓新的客户与新的产品线,比如基于光学芯片的光强检测等相关检测方案来做一些新应用。公司融资方面,也获得了华为、科沃斯、宁德时代、比亚迪等知名企业的投资。

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在本次的松山湖IC创新论坛上,南京芯视界产品总监张良先生重点介绍了面向手机、XR应用的VI63xx系列。

据介绍,VI63xx基于自主研发的BSI+3D堆叠工艺,是一款高性能、低功耗、小尺寸的单光子3D dToF图像传感器,集成了1.2K像素(40行 x 30列)的SPAD 探测器阵列以及3D Global Shutter成像电路。

基于芯视界的单光子探测技术和直接光飞行时间(dToF)技术,VI63xx可以输出精度为毫米级的3D点云数据及深度图,探测距离最高可以达到18.6米。

这款SoC可以为AR/VR/XR 等穿戴设备的3D成像提供了高效能、低功耗、低成本、高集成、超易用的解决方案。

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张良表示,相对于iPhone 13系列搭载的索尼的dToF传感器,VI63xx系列的各项技术指标都有大幅度的提升,比如SPAD探测效率提升了40%,帧率提提高了1倍,有效像素点也提高了1倍,最大探测距离提高了超过50%,模组功耗降低了2/3。

目前VI63xx系列产品的应用正在往手机、AR、VR、XR等方面推进,比如做3D模型的建模、3D手势的识别等。

通过合理的光学设计,目前VI63xx系列可以在0.1~5m范围内实现毫米级分辨率的手势识别,帧率可以达到30FPS。

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“我们愿景是成为光学传感器芯片的领导者。这个领导者不单单是指国内的领导者,而是指在整个光学传感器行业,包括国内外,包含各种大厂的竞争环境下,我们依然要成为领导者。”张良非常有信心的说道。

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