Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
Ein wichtiger Meilenstein wurde in der Entwicklung von intelligenten CMOS Photodetektoren erreicht. Mit der nun neuen Generation der CSPADs zeigt das Fraunhofer IMS neue Integrationsformen von Single-Photon Avalanche Dioden (SPAD) in CMOS.
Der CSPAD αlpha kombiniert erstmalig die hochempfindlichen Photodetektoren mit ihrer Elektronik in Form eines dreidimensionalen Chipstapels. Durch die in Haus entwickelte Wafer-zu-Wafer Verbindungstechnologie können hochauflösende Pixelmatrizen mit einer schnellen Ausleseelektronik auf kleinstem Raum integriert werden. CSPAD αlpha demonstriert mit seinen LiDAR-Fähigkeiten dabei die Qualität dieser neuen Verbindungsmethode und bildet die Basis für weitere Chipdesigns.
Mit 32 x 24 Pixeln lassen sich Distanzmessungen mittels nur einer Beleuchtung (Flash-LiDAR) in 26 kHz Ausleserate durchführen. Die TDCs (Time to Digital Converter) sind on‑Chip in der Ausleseelektronik integriert und ermöglichen eine Zeitauflösung von 312,5 ps respektive eine Distanzauflösung von etwa 4,6 cm.
Abgesehen von dem typische Anwendungsgebiet LiDAR kann der CSPAD αlpha auch unter anderem in den Bereich Spektroskopie, in der Quantentechnologie und Datenverschlüsselung eingesetzt werden.