全球公認(rèn)的卓越的模擬/混合信號晶圓代工廠X-FAB Silicon Foundries（“X-FAB”）近日宣布，在其180納米XH018半導(dǎo)體工藝平臺中推出新的隔離等級，旨在支持更緊湊、更高效的單光子雪崩二極管（SPAD）應(yīng)用。新隔離等級能夠?qū)崿F(xiàn)更高的功能集成度并提升像素密度和填充因子，從而減少芯片面積。

采用全新緊湊型25V隔離等級模塊ISOMOS1（左）和先前所需的模塊ISOMOS2（右）的4×3 SPAD像素示例設(shè)計

SPAD是眾多新興應(yīng)用中的關(guān)鍵組件，涵蓋應(yīng)用于自動駕駛汽車的激光雷達(dá)（LiDAR）、3D成像、增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（AR/VR）中的深度感知、量子通信，以及生物醫(yī)學(xué)傳感等領(lǐng)域。X-FAB已在180納米XH018平臺上提供多款SPAD器件，其有效面積范圍從10μm至20μm。這其中包括一款針對近紅外線優(yōu)化的版本，可實現(xiàn)近紅外波段更高的光子探測概率（PDP）性能。

為了實現(xiàn)高分辨率的SPAD陣列，緊湊的像素間距和較高的填充因子至關(guān)重要。此次X-FAB全新推出的ISOMOS1作為一款25V隔離等級模塊，可大幅優(yōu)化晶體管隔離結(jié)構(gòu)的緊湊性，無需額外掩模層，且與X-FAB現(xiàn)有的其他SPAD器件完美兼容。

這一技術(shù)改進(jìn)在SPAD像素布局上的優(yōu)勢十分明顯。以一個典型的4×3 SPAD陣列（每個光學(xué)區(qū)域為10×10μm2）為例，通過采用新隔離等級后，相較于先前的隔離等級，芯片總面積可減少約25%，填充因子可提高約30%。通過進(jìn)一步優(yōu)化像素設(shè)計，還能在面積效率和探測靈敏度方面大幅提升。

X-FAB的SPAD解決方案已廣泛應(yīng)用于需實現(xiàn)直接飛行時間（dToF）測距的各類場景，如智能手機(jī)、無人機(jī)和投影設(shè)備等。這一全新技術(shù)成果適用于這些需要在緊湊空間內(nèi)實現(xiàn)高分辨率傳感的應(yīng)用。它能夠在多種場景下實現(xiàn)精確的深度感知，包括工業(yè)距離檢測和機(jī)器人傳感，例如在協(xié)作機(jī)器人作業(yè)區(qū)域建立防護(hù)，避免碰撞。除了提升性能和集成密度外，該新隔離等級還為更多基于SPAD的系統(tǒng)打開應(yīng)用空間，特別是那些在緊湊空間內(nèi)需實現(xiàn)低噪聲、高速單光子探測的場合。

X-FAB光電子技術(shù)營銷經(jīng)理Heming Wei解釋道：“在XH018工藝中引入新的隔離等級，是推動SPAD集成向前邁出的重要一步。它不僅實現(xiàn)了更緊湊的布局和更卓越的性能，同時讓我們已經(jīng)過驗證且可靠的180納米平臺能夠用于更先進(jìn)傳感系統(tǒng)的開發(fā)?！?/p>

全新ISOMOS1模塊和工藝設(shè)計套件（PDK）現(xiàn)已正式推出，可用于支持下一代SPAD陣列的高效評估與開發(fā)。X-FAB將參展于美國加州圣克拉拉舉行的Sensors Converge 2025展會（6月24日至26日），并在847號展臺展示其最新的傳感器技術(shù)。

縮略語：

AR   增強(qiáng)現(xiàn)實

LiDAR   激光雷達(dá)

NIR   近紅外線

PDK   工藝設(shè)計套件

SPAD   單光子雪崩二極管

VR   虛擬現(xiàn)實