SPAD面陣感測器主要應用在dToF 3D感測領域，惚恍微另闢蹊徑，對SPAD面陣的成像特性進行了探索，此次釋出的晶片型號為HHC0101，解析度120*120，感測器尺寸為1/3英寸，具有高感度，低暗噪聲，天然高動態等特性，可用於RGB彩色成像，在暗光和高動態場景等場景下，相比傳統CMOS影象感測器（CIS）具備優勢。
近日，上海惚恍微電子釋出了其第一款SPAD面陣晶片原型（Single Photon Avalanche Diode,SPAD）：HHC0101，並展示了HHC0101用於彩色成像的Demo效果，在HDR場景中，HHC0101成像的動態範圍表現，遠超常規CMOS影象感測器（CIS）。
圖1.晶片及其模組實物照片
目前SPAD面陣的主要應用領域為dToF 3D感測，其單光子雪崩效應配合高精度的時間數字轉換器（TDC，10~100ps級別精度），提供了超高的靈敏度以及時間分辨能力，使得SPAD dToF成為3D感測領域最具潛力的技術。在消費電子領域，蘋果於2020年在iPad pro及後續的iPhonepro機型上陸續搭載了SPAD dToF感測器(LidarScanner)，開創了先河，未來有望在AR/VR領域迎來爆發；在車載領域，已有多家頭部鐳射雷達廠商將目光瞄準了SPAD面陣，尤其是去年Sony釋出了車載鐳射專用的SPAD dToF感測器IMX459，將大大加速SPAD在鐳射雷達領域的商業落地。
除了3D感測，SPAD也可以用於2D成像。2021年，Sony和Canon分別發表了學術論文，展示了SPAD面陣用於2D成像的效果，引起了業界廣泛關注。
圖2.HHC0101拍攝的24色卡，解析度為120*120
惚恍微本次釋出的SPAD面陣晶片HHC0101，其解析度為120*120，光學靶面尺寸為1/3英寸。HHC0101展現了不錯的RGB成像效果，如圖2所示。在HDR場景設定中，高亮的LED燈珠與標準24色卡中的黑色色塊和黑色字型部分的亮度比例超過了96dB，而常規CIS單幀的動態範圍（Dynamic Range）一般在60dB左右。透過對比可以發現，普通相機拍攝的圖片中，高亮的LED燈珠對應的畫素由於飽和而連成了一片，而HHC0101拍攝的圖片中，LED燈珠部分SPAD畫素並未飽和，燈芯清晰可見，如圖3所示。
(a)
(b)
(c)
圖3，HDR場景圖片，右上角為高亮的LED燈珠：a）HHC0101所拍攝，LED部分未過曝；b）工業相機拍攝，10ms曝光，LED部分已嚴重過曝溢位；c）工業相機拍攝，為使LED部分畫素不過曝，曝光時間為0.1ms。
據悉，惚恍微是國內首家探索SPAD面陣感測器在成像領域應用的公司。透過搭建基於HHC0101的成像系統Demo，積累了關於SPAD成像的寶貴Knowhow，並計劃在下一顆晶片中合入最佳化設計，包括小畫素，解析度，DCR，DeadTime，PRNU，時序控制等，進一步提升SPAD面陣的成像能力
關於惚恍微電子
惚恍微電子成立於2021年初，位於上海張江，致力於設計和開發高精度、低功耗、並具備成本競爭力的SPAD dToF 3D感測晶片；
創始人畢業於清華大學，分別在sensor設計公司和華為各工作多年，積累了從晶片設計到消費電子終端產品的上下游產業經驗。公司團隊的其他成員也來自於國內外半導體公司和業界Top終端大廠，同樣具有多年從事晶片設計和camera設計的經驗；公司現有研發人員30+，其中博士超過1/3，碩士博士總比例超過90%，未來一年規劃建立100人以上的研發團隊。
惚恍微官方郵箱：[email protected]
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