Πώς η Sony μπορεί να αλλάξει τα πάντα με έναν μόνο αισθητήρα

Το αυτόνομο και έξυπνο αυτοκίνητο δεν πρόκειται να βγει ως δια μαγείας από το καπέλο. Θα ήταν το αποτέλεσμα πολλών καινοτομιών που θα έκαναν «αίσθηση» να τον δουν, να τον ακούσουν και να τον κατανοήσουν. Ηλεκτρονικά εξαρτήματα αντί για μάτια, αυτιά και εγκέφαλο. Πολλοί παίκτες τεχνολογίας ανταγωνίζονται για μερίδια σε αυτήν την αναδυόμενη αγορά, είτε πρόκειται για Intel είτε για Nvidia. Αλλά, παραδόξως, άλλοι ηθοποιοί είναι επίσης σε διαμάχη. Αυτό συμβαίνει με τη Sony, με τον νέο της αισθητήρα εικόνας, που απαντά στο γλυκό όνομα του IMX459.
Ένα συστατικό ενός νέου τύπου που θα πρέπει να μειώσει δραματικά την τιμή της αυτοκινητοβιομηχανίας lidar, μια προϋπόθεση που τώρα γνωρίζουμε ότι είναι απαραίτητη για τον εκδημοκρατισμό του αυτοκινήτου του μέλλοντος.

μετατροπή μεμονωμένων φωτονίων σε απτές πληροφορίες

Στις στήλες μας διαβάζετε συχνά ειδήσεις και δοκιμές γύρω από τη φωτογραφία που αναφέρονται στον αισθητήρα «IMX» της Sony, κάτι που είναι λογικό αφού ο Ιάπωνας μηχανικός ηλεκτρονικών είναι Νο. 1 στον κόσμο στους αισθητήρες εικόνας.
Ωστόσο, ενώ χρησιμοποιεί κάποια από τη γλώσσα και την τεχνολογία που έχετε ακούσει, το IMX459 είναι πολύ διαφορετικό από τους αισθητήρες εικόνας CMOS που βρίσκονται σε κάμερες και άλλα smartphone.

Διαβάστε επίσης: Πώς λειτουργούν οι αισθητήρες ToF Αυτές οι κάμερες βλέπουν σε 3D χάρη στην ταχύτητα του φωτός

Δεν είναι ένας αισθητήρας που προσπαθεί να δει τον κόσμο με τον δικό του τρόπο, αλλά ένας αισθητήρας τύπου SPAD: Single Photon Avalanche Diodes (φωτοδίοδοι χιονοστιβάδας που αντιδρούν σε μεμονωμένα φωτόνια). Του τύπου “time of flight”, αυτός ο αισθητήρας συνδέεται με έναν πομπό φωτός λέιζερ.
Συγχρονίζοντας τον πομπό φωτός λέιζερ και τον αισθητήρα εικόνας, το σύστημα μπορεί να μετρήσει τις αποστάσεις από τα αντικείμενα με υψηλή ακρίβεια, μειώνοντας στο μισό το χρόνο ταξιδιού των φωτονίων. Σε σύγκριση με τον αισθητήρα ToF του smartphone ή του tablet μας, το IMX459 είναι εξαιρετικά περίπλοκο και εξαιρετικά ευαίσθητο.

READ  Νέα χαρακτηριστικά, φόρτωση 8K, 240W και προετοιμασία USB 4

Από τη μία πλευρά, ο αισθητήρας περιλαμβάνει 100.000 φωτοδίοδοι, ενώ το προηγούμενο lidar περιλάμβανε μόνο μία. Από την άλλη, αυτά τα «pixel» είναι τύπου SPAD, δηλαδή φωτοδίοδοι των οποίων η ακραία κατάσταση αστάθειας τους επιτρέπει να αντιδρούν θεαματικά. Το σήμα ενός φωτονίου από το παλμικό λέιζερ παράγει ένα σήμα που είναι ένα εκατομμύριο φορές ισχυρότερο.
Με λίγα λόγια: δεν χρειάζεται να στείλετε λέιζερ υψηλής έντασης για να καθαρίσετε το τοπίο. Αυτή η υψηλή πυκνότητα εικονοστοιχείων (για τον τομέα του) και η εξαιρετική ευαισθησία του καθιστούν δυνατή τη μείωση του μεγέθους και της ισχύος του λέιζερ που το συνοδεύει, μειώνοντας έτσι το κόστος του συστήματος.

0.1 Mpix: Ένας υπέροχος ορισμός στον κόσμο του Lidar…!

Το IMX 459 έχει αισθητήρα 579 x 168 pixel ή περίπου 0,1 Mpix. Πολύ λίγος ορισμός για τις φωτογραφίες των διακοπών σας, αλλά αρκετός για στοχευόμενη εφαρμογή. Ακόμα καλύτερα, αυτός ο λιγότερος ορισμός είναι απαραίτητος για τη σωστή λειτουργία του, γιατί εφόσον θα συμμετάσχει στην ασφάλεια των οχημάτων, πρέπει να πάει γρήγορα.
Από φυσική άποψη, κινείται ήδη πολύ γρήγορα, επειδή κάθε φωτοδίοδος του -που λειτουργεί αυτόνομα μεταξύ τους- έχει χρόνο απόκρισης 6 νανοδευτερόλεπτα (6 δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, οπότε ναι, πολύ γρήγορα).

Αλλά αυτό το σήμα πρέπει στη συνέχεια να υποβληθεί σε επεξεργασία και ερμηνεία.

, Ο τρέχων ορισμός είναι σε μεγάλο βαθμό επαρκής για την ανίχνευση σημείων συμφόρησης και την ταχύτητά τους και η ποσότητα των δεδομένων είναι βαθμονομημένη έτσι ώστε να μην κορεστεί ο επεξεργαστής με περιττές πληροφορίες. », εξηγεί ο Robert Kalman, υπεύθυνος των ομάδων πωλήσεων και μάρκετινγκ της Sony για τις αγορές αυτοκινήτων στην Ευρώπη.

Είμαστε εδώ στην αυτοκινητοβιομηχανία και δεν είμαστε στη διαδικασία της συχνότητας επεξεργαστή.

, Δεν χρειάζεται να δημιουργήσουμε μια πλήρη εικόνα της σκηνής, αλλά πρέπει να κάνουμε σημεία σε αυτή τη σκηνή. Αυτό που είναι σημαντικό είναι οι γωνίες θέασης και η ακρίβεια μεγάλης εμβέλειας: Χρειαζόμαστε 120° οριζόντια γωνιακή κάλυψη, 90° κάθετη κάλυψη και ακρίβεια 10-15 cm στα 200 μέτρα. “, εξηγεί.

Τέλος, αν αυτός ο ορισμός του 0,1 Mpix είναι αδύναμος στον κόσμο του αισθητήρα εικόνας, είναι ρεκόρ στον κόσμο του Lidar SPAD. Για σύγκριση, ο αισθητήρας ToF του iPad Pro έχει μόνο 10.000 ενεργά pixel κατά 3 ή 4 μέτρα. Εδώ είναι δέκα φορές ο ορισμός και πενήντα φορές η απόσταση.

ασφάλεια πάνω από όλα

Αυτή η κυριαρχία της αγοράς-στόχου και των πολύ σοβαρών περιορισμών του κόσμου της αυτοκινητοβιομηχανίας γίνεται αισθητή και στη διαδικασία κατασκευής. Σε μια εποχή που η Apple και άλλοι παλεύουν να παράγουν τα τσιπ τους σε 5nm – η TSMC ετοιμάζει ήδη 3nm για το επόμενο έτος – αυτός ο υπερσύγχρονος αισθητήρας… είναι κατασκευασμένος στα 40nm.

, Δεν βρισκόμαστε σε μια αγορά smartphone όπου είναι ανεκτές οι βλάβες, όπου ανταλλάσσετε ένα ελαττωματικό προϊόν με ένα άλλο μέσα σε λίγες ώρες και όπου είναι εντάξει να αντικαταστήσετε μια συσκευή μετά από δύο έως τρία χρόνια. Όταν αγοράζετε ένα αυτοκίνητο, οι ημιαγωγοί στο εσωτερικό θα πρέπει να λειτουργούν καλά 15 χρόνια μετά την αγορά και την αποτυχία (προκαλώντας θάνατο, ndr) δεν είναι ανεκτό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα πολύ υψηλά μας πρότυπα, όπως τα πρότυπα δοκιμών θερμοκρασίας λειτουργίας, μας εμποδίζουν να χρησιμοποιούμε προηγμένες διαδικασίες παραγωγής έως ότου αυτές είναι πλήρως πιστοποιημένες.s », εξηγεί ο Robert Kalman.

Και όταν μιλάμε για πρότυπα, ο Robert Kalman εδώ αναφέρεται συγκεκριμένα στο ISO 26262, το οποίο διέπει τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα στα αυτοκίνητα και όπου τα τσιπ πρέπει να αντέχουν ιδιαίτερα σημαντικές διακυμάνσεις θερμοκρασίας.

, Ο αισθητήρας είναι κατάλληλος να αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες 150 °C, πάνω από 1000 ώρες λειτουργίας στους 120 °C, όλα με μηδενικό περιθώριο σφάλματος. Ο αισθητήρας τύπου αυτοκινήτου θα πρέπει να κάνει την ίδια δουλειά σε 15 χρόνια », γνώρισε τον Robert Kalman.

Ως εκ τούτου, τα 100 εκατομμύρια pixel και άλλες γκραβούρες 3 nm απέχουν πολύ από τις ανησυχίες για την ασφάλεια και την αξιοπιστία που απαιτεί ο κόσμος του αυτοκινήτου.

Η Sony αξιοποιεί τις καταναλωτικές τεχνολογίες της

Στα χαρτιά, οι διάφοροι αισθητήρες που ανακοινώθηκαν πρόσφατα από τη Sony δείχνουν την κυριαρχία των Ιαπώνων σε αυτό το τμήμα, είτε πρόκειται για αισθητήρες εικόνας, αισθητήρες χρόνου πτήσης (SPAD ή άλλους), ή ακόμα και αισθητήρες EVS.
Μια κυριαρχία που έγκειται στη δυνατότητα εκβιομηχάνισης των διαδικασιών. Προκειμένου να πηγαίνει πολύ πιο γρήγορα στην ανάγνωση των πληροφοριών, το IMX 459 έχει σχεδιαστεί σε ένα μοντέλο των λεγόμενων «στοιβαγμένων αισθητήρων», όπου η μνήμη είναι ενσωματωμένη ακριβώς πίσω από τον αισθητήρα.

Διαβάστε επίσης: Πώς η Sony έγινε η πρωταθλήτρια της φωτογραφίας

Μια διαδικασία που ονομάζεται Exmor RS στην ορολογία των αισθητήρων καταναλωτών, την οποία είδαμε για πρώτη φορά σε αισθητήρες smartphone. Αυτό το 2012. είναι από Ότι η Sony έχει αρχίσει να πειραματίζεται με αυτήν την τεχνολογία σε αυτούς τους μικρότερους αισθητήρες και επομένως προσφέρει καλή δυνατότητα δοκιμής (η απόδοση παραγωγής είναι καλύτερη σε μικρότερους αισθητήρες παρά σε μεγαλύτερους αισθητήρες).
Στη συνέχεια, όταν ο κόσμος των smartphone κατέκτησε τη διαδικασία, η Sony το ανέπτυξε στον αισθητήρα της 1 ίντσας, τον οποίο βρήκαμε στο ειδικό compact της. RX100 Mark IV, μετά να ανέβει σε μέγεθος Έως τον αισθητήρα πλήρους κάδρου του Alpha A9/ A9 Mark II, η υβριδική του κάμερα με αισθητήρα 24×36.

Τέλος, μετά την επικύρωση της μεθόδου παραγωγής από πολλά χρόνια παρουσίας σε καταναλωτικά προϊόντα, η Sony την ενσωματώνει τώρα σε ένα “pro” προϊόν όπως αυτό το IMX 459.
Η ίδια ιστορία για την τεχνολογία παραγωγής του κυκλώματος, τα ομόλογα χαλκού-χαλκού (Cu-Cu), τα οποία είχαν προηγουμένως επικυρωθεί σε περισσότερα καταναλωτικά προϊόντα.

Διαβάστε επίσης: Η Samsung αναγνωρίζει την επίθεση της Sony στους τρισδιάστατους αισθητήρες για smartphone

Αυτή η κυριαρχία της εκβιομηχάνισης διαδικασιών αιχμής είναι αναμφίβολα ένα από τα άλλα τεχνικά πλεονεκτήματα αυτού του αισθητήρα: η αποτελεσματικότητά του στην ανίχνευση φωτονίων της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας λέιζερ.
Ενώ ο κόσμος των SPAD ξεκίνησε από τη Lidars με μόνο 1% ανάκτηση φωτονίων και επί του παρόντος ανιχνεύτηκε 18% φωτόνιο, το IMX 459 είναι 30% πιο αποτελεσματικό με ανίχνευση φωτονίου 24%. Όλα με ευκρίνεια ρεκόρ, ελάχιστο αποτύπωμα, … και μια τιμή που δεν έχει ξαναδεί.

Σύστημα Lidar για μόλις 500 $;

«Το πρώτο lidar κόστισε περίπου 75.000 δολάρια, την τιμή ενός πολυτελούς αυτοκινήτου, κάτι που το έκανε απρόσιτο», λέει ο R Kalman.

Με το IMX 459 της, η Sony υπόσχεται απίστευτα φθηνότερες συσκευές.

, Εάν πρόκειται να διαθέσουμε στην αγορά ένα πλήρες κιτ lidar για τους συνεργάτες μας για να αξιολογήσουν τις τεχνολογίες μας, δεν πρόκειται να κατασκευάσουμε lidar. Θα παρέχουμε μόνο εξοπλισμό αισθητήρων και λογισμικού και οι συνεργάτες μας είναι υπεύθυνοι για την επιλογή του λέιζερ, του μηχανισμού καθρέφτη, των οπτικών κ.λπ. Αλλά σύμφωνα με την αξιολόγησή μας, οι επεξεργαστές fPGA και DSP είναι διαφορετικοί (Υπεύθυνος για την επεξεργασία δεδομένων, NDR), υπολογίζουμε ότι οι αισθητήρες μας θα επιτρέψουν την ανάπτυξη ταλαντευτικών lidar μεταξύ $500 και $2000 με βάση τις τεχνολογίες που ενσωματώνονται γύρω από », γνώρισε τον Robert Kalman.

Μια τιμή που μπορεί να είναι συνώνυμη με τη μαζική ανάπτυξη. Ενώ τα σημερινά lidar βρίσκονται μόνο σε πολύ υψηλό επίπεδο, όπως το Audi R8S, το πρόσθετο κόστος των 500 $ έως 2.000 $ φαίνεται πολύ κοντά σε μια επιλογή που θα μπορούσε να επιλέξει κάποιος να αγοράσει για να επωφεληθεί από τα χαρακτηριστικά της βελτιωμένης ασφάλειας και ευφυΐας.
Ωστόσο, για να επαληθεύσουμε τις υποσχέσεις της Sony, θα πρέπει να περιμένουμε τουλάχιστον μέχρι το 2023.

, Η μαζική παραγωγή του IMX 459 θα ξεκινήσει το φθινόπωρο του 2022, καθώς βρισκόμαστε ακόμη στη διαδικασία πιστοποίησης των αντιστάσεων του αισθητήρα., ,

Μια εποχή που οι τεχνόφιλοι μπορεί να βρουν πολύ καιρό». Αλλά αυτό είναι το τίμημα της ποιότητας και της ασφάλειας », τονίζει ο Ρόμπερτ Κάλμαν. Λαμβάνοντας υπόψη τη σοβαρότητα των μελλοντικών ματιών των αυτοκινήτων μας, θα εκτιμήσουμε αυτό το μεγάλο χρονικό διάστημα. Αν ο χρόνος είναι χρήμα, η ασφάλεια είναι ανεκτίμητη.

Haralambos Barberakos

"Εμπειρογνώμονας για τη δια βίου μπύρα. Βραβευμένο maven μπέικον. Μελετητής μουσικής. Οπαδός του Διαδικτύου. Buff αλκοόλ."

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Back to top