灵明光子发布高精度低功耗dToF深度传感器ADS6401

 ADS6401是国内首款完成量产验证的3D堆叠dToF传感芯片。在灵明光子已有的成熟设计上，公司专为SPADIS产品线的3D堆叠工艺重新设计和优化了BSI SPAD，针对上下两层芯片的质量控制和量产准备搭建了完整的自动化测试流程。目前已经完成了包括工艺验证、自动化测试、良率提升和可靠性测试等多个步骤的芯片量产准备。

ADS6401 SPAD dToF 深度传感芯片

芯片参数

ADS6401感光区尺寸为1/6.76，对角线长度为2.6mm，实现有效像素210x160共33600个SPAD像素，像素尺寸10μm，芯片总面积为3.6 x3.4mm。有效深度输出为240个点/分区，4分区整合下为960个点；芯片支持灰度图和深度图两种方式输出，PDE@940nm14~20%，测距范围支持0-19m。带有片上温度检测和电压检测；芯片通过片上驱动信号，可以输出高频脉冲驱动外部driver，波形可调控；可在主/从两种模式下，利用VSYNC信号和RGB摄像头同步；

技术功能

ADS6401可以匹配多种发光端光学设计，支持点线面等不同的发光模式，在低功耗情况下呈现出色的测距性能。以约500点的散点投射的参考设计方案为例，在0.15m-6m测距距离内的芯片功耗约为80mW，整体系统功耗约为230mW（30FPS下，包含芯片功耗，发射端功耗，以及用户SoC上进行深度计算功耗）；在0.15-6m范围内的近距离测量精度达到了5mm，远距离下精度小于1cm；在8m下的精度可达到1cm即0.125%，最远测距可配置到19m。灵明光子通过优异的系统方案设计，使得ADS6401在室内外均表现出优异的性能，在室外工况下达到了50Klux下测距6m的抗阳光水平。

最远距离及室外抗阳光的实景测试

ADS6401芯片的输出数据为统计直方图形式，配合客户的主控芯片进行计算深度，相比于片上直出深度的模式，能够开放更全面的测距功能。通过客户自定义的统计直方图数据处理方式，可以攻克dToF技术中的一些关键难点，包括盖板串光致盲和pile-up等现象，满足客户对于近距离盲区、测距精度、鲁棒性的基础要求；支持在SoC上做测距置信度的计算和多峰检测等高级信号处理功能；满足客户实现点云滤波、抗玻璃干扰（玻璃检测）、消除多路径干扰等高级需求。并且，统计直方图数据能够供研究者和开发者进行创新应用的开发，包括利用直方图信号对测距滤波，环境光信号分析，以及在医学和医疗方面的荧光寿命测量。SoC侧的算力消耗在30FPS下约为0.5GOPS，适用于CPU、DSP、NPU等多种计算架构，灵明光子可以提供相应的计算加速参考代码。

ADS6401芯片具备高效的多区控制和多区数据直出能力，可以利用4分区实现 120/240 FPS的超高子画幅帧率，为高速影像和AR交互提供支持。同时，通过配合分区/单区不同类型的激光驱动模式，可以实现分区/单区的分别工作调用，在此基础上能够进一步降低全画幅的分辨率要求，最终实现整体系统功耗的进一步降低，将发射端和接收端的总功耗控制在100mW以下。