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阜時科技全固態(tài)激光雷達(dá)面陣SPAD芯片，是通過公司上百名研發(fā)人員傾力開發(fā)，在高價值模擬半導(dǎo)體代工解決方案的領(lǐng)先晶圓廠Tower Semiconductor （NASDAQ/TASE：TSEM）流片出來的。這是國內(nèi)第一款全固態(tài)激光雷達(dá)面陣SPAD芯片，通過先進(jìn)的BSI背照式工藝架構(gòu)，解決了高靈敏度感光和dToF 高速數(shù)字運(yùn)算的底層硬件難題，達(dá)到了150線掃描、每秒輸出54萬點(diǎn)云的面區(qū)域激光雷達(dá)探測覆蓋，超越了日本芯片，實(shí)現(xiàn)了目前全世界最高輸出分辨率的激光雷達(dá)性能。

戰(zhàn)略合作伙伴

作為戰(zhàn)略合作伙伴，晶圓廠Tower發(fā)文《Tower Semiconductor 與阜時科技共同開發(fā)并推出面向LiDAR應(yīng)用的先進(jìn)3D成像器》。詳見鏈接：
Tower Semiconductor與阜時科技共同開發(fā)并推出面向LiDAR應(yīng)用的先進(jìn)3D成像器

背照式工藝

在感光類芯片中，如何提升感光效率是設(shè)計者持續(xù)不斷的追求。
在近年的工藝迭代中，晶圓工藝不斷創(chuàng)新，從各種技術(shù)角度提升芯片的光吸收以及光電轉(zhuǎn)換效率。
從工藝的實(shí)施角度，背照式（BSI）是目前最直接有效提升感光效率的手段之一。

01 背照式（BSI）工藝簡介

背照式全稱 Back-side illuminated（BSI），顧名思義，就是從晶圓背面進(jìn)行光照射。既然有背照式，相反的，也就有前照式晶圓工藝，前照式全稱 Front-side illuminated（FSI）。
前照式（FSI）芯片是最傳統(tǒng)的感光類芯片工藝，因為是直接從芯片正面光照入射，按正常的晶圓工藝制作完成就可，無需特殊處理，因此也是目前成本為先的中低性能的攝像頭芯片最常用的工藝。
背照式（BSI）芯片則會將晶圓翻轉(zhuǎn)，使得底部感光區(qū)域朝上感光，因此光線直接照射到感光區(qū)。前照式（FSI）因為是芯片表面朝上，因此光線需要經(jīng)過表層的金屬層開窗填充區(qū)才能照射到感光區(qū)，感光過程會有損耗，導(dǎo)致感光率下降。
以下附圖可以清晰的看到前照式（FSI）以及背照式（BSI）芯片的感光區(qū)別：

前照式（FSI）還會較 背照式（BSI）的表面有更多的光被表層金屬反射，降低了感光區(qū)吸收面積，如下圖:

根據(jù)目前業(yè)內(nèi)的測試結(jié)果，背照式（BSI）較前照式（FSI）能夠提升10%~20% 感光效率，以下附圖為TUCSEN 公司的感光芯片實(shí)測數(shù)據(jù)：

因此，目前的高端感光芯片，包括攝像頭芯片以及激光雷達(dá)接收芯片，多數(shù)采用背照式（BSI）感光的晶圓工藝。

02 背照式堆疊（BSI+Stack）

在目前的高端攝像頭芯片以及激光雷達(dá)芯片的生產(chǎn)制作中，在“背照式（BSI）”工藝基礎(chǔ)上，還增加了“背照式堆疊（BSI+Stack）”工藝。
“背照式堆疊（BSI+Stack）”的最主要目的，是提升芯片感光后的信號數(shù)據(jù)處理。
對比常規(guī)的 “背照式（BSI）芯片”，“背照式堆疊（Wafer Stack）”在感光芯片下方，疊加了一顆感光信號處理芯片，以下附圖為“背照式堆疊（Wafer Stack）”工藝的實(shí)現(xiàn)方式：

上下層芯片通過銅塊的鍵合（Hybird Bond）工藝，將兩個芯片進(jìn)行金屬融合并且對接，能夠確保上層感光芯片接收的信號能夠快速傳輸?shù)较聦有酒M(jìn)行處理。以下附圖為上下晶圓金屬鍵合工藝的 SEM 照片：

從晶圓的鍵合（Hybird bond）的工藝可以看出，這樣的工藝操作難度很大，需要確保上下晶圓層的高精度（對準(zhǔn)精度尺寸需<2um）對準(zhǔn)并且融合，導(dǎo)致工藝的生產(chǎn)成本較高。
這樣的背照式堆疊（BSI+Stack）可以實(shí)現(xiàn)全部的感光區(qū)同時曝光并行傳輸?shù)较聦有酒?，因此?shí)現(xiàn)大規(guī)模的全局曝光（Global Shutter），攝像頭芯片可以進(jìn)行快速拍照，對于高速移動物體圖像捕捉更加清晰，沒有拖影。
在激光雷達(dá)芯片上，因為感光像素所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為常規(guī)的攝像頭芯片百倍左右，因此，使用“背照式堆疊（BSI+Stack）”工藝，則可以快速將感光信號傳輸?shù)较聦有酒M(jìn)行信號的存儲以及統(tǒng)計運(yùn)算。
以下附圖為前照式（FSI）、背照式（BSI）、背照堆疊式（BSI+Stack）三種工藝的橫切面圖示：

阜時科技的面陣激光雷達(dá)芯片采用Tower Semi的高端 “背照堆疊式（BSI+Stack）” 生產(chǎn)工藝，同時確保了高感光度以及高速數(shù)據(jù)處理，可以實(shí)現(xiàn)目前世界領(lǐng)先的 54萬點(diǎn)云/秒 的高分辨率點(diǎn)云輸出，結(jié)合攝像頭圖像，可實(shí)現(xiàn)高性能的圖像及激光雷達(dá)信號融合，為機(jī)器人、汽車的環(huán)境掃描決策提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持！