盡管存在這些困難,但有一個積極的方面,即為實現(xiàn)該項目所做的所有努力都是為了實現(xiàn)自動駕駛和其他未來的進步。
Shimozono:IATF 16949 和 ISO 26262 等標準中的要求非常具體,與我們通常處理的不同。我們需要找出在實際制造中應用它們的方法。汽車應用的另一個特殊性是涉及到如此多的客戶檢查。我們對標準的解釋往往令我們的客戶不滿意,他們也向我們反饋了他們的具體要求。滿足所有這些要求和要求真是太辛苦了。
要求性能和生產管理提高一百倍,不超過 1 ppm
問:您是如何克服汽車應用中預期的高可靠性問題的?
Nishizuka:這個問題成為重大挑戰(zhàn)的原因有幾個方面。例如,儀表板在夏季可以加熱超過 100°C。因此,傳感器必須能夠承受這些溫度。其次,在道路上行駛會引起振動。制造能夠承受振動和運行而不會出錯的精密設備需要極高的工程水平。
另外,正如 Sakano-san 之前提到的,存在零缺陷期望,即最小化初始缺陷。該要求低于 1 ppm,這意味著每生產 100 萬件產品中只能有不到一個缺陷產品。為了同時滿足高性能和高可靠性的要求,我們不得不建立前所未有的嚴格的產品評估環(huán)境。
Sakano:在HDR方面,汽車傳感器需要120分貝,而其他應用大約是70分貝。將動態(tài)范圍從70分貝提高到120分貝,并不是簡單地將信號處理能力提高120除以70,即1.7倍。實際上是將其增加了 320 倍。這個數(shù)字是傳統(tǒng)圖像傳感器架構無法實現(xiàn)的。我們需要開發(fā)一個全新的架構。
以前,傳感器設計用于在光電二極管中存儲電荷。為了騰出數(shù)百倍的空間來處理信號,我們決定創(chuàng)建一個單獨的容器來存儲電荷。在這一點上,我們將DRAM等內存使用的容量用于圖像傳感器,之前圖像傳感器沒有使用過。新的像素結構和像素控制方法使傳感器能夠同時捕捉不同曝光下的多個圖像。這極大地增強了動態(tài)范圍。
Shimozono:對于制造部門來說,任務是為新架構提供新的結構。為了實現(xiàn)汽車應用所需的性能,我們調整了每條生產線工藝。生產以最小的余量運行。最終的粉塵控制水平是確保生產線無塵的必要條件,以消除缺陷,實現(xiàn)零缺陷的目標。
汽車圖像傳感器需要在-40至125°C的溫度范圍內保證性能,因此需要在許多方面進行改進,例如高溫環(huán)境下的黑暗期性能。為了實現(xiàn)HDR功能,光電二極管的性能需要提高。此外,像素必須平衡。開發(fā)過程中有很多問題需要解決。因此,我們與設計團隊密切合作并制定了工藝要求。
至于封裝,我們面臨的挑戰(zhàn)是確??煽堪惭b,盡管在汽車應用所需的不同極端溫度和 250 度的高溫回流下膨脹系數(shù)存在差異。這些問題通過開發(fā)專用于汽車傳感器的特殊封裝得以克服。
開發(fā)和制造部門之間的密切溝通
問:索尼半導體解決方案集團的汽車圖像傳感器有哪些優(yōu)勢?
Azami:與集團所有圖像傳感器一樣,我們用于汽車應用的圖像傳感器在黑暗環(huán)境中具有低噪聲和低白點缺陷的技術優(yōu)越,即使在 105°C 的高溫下也能拍攝圖像,這是我們競爭對手無可匹敵的。
我認為,使這成為可能的原因在于,我們擁有工廠的專有技術,建立在我們在 CCD 方面的專業(yè)知識之上,而且我們的像素設計和制造部門都在公司內協(xié)同工作。我們緊密合作,所以我們可以得到及時的反饋,這有助于加快改進。通過討論,我們可以確定問題是否可以在流程或設計方面得到解決。事實上,我們可以自己確定這些細微的細節(jié),這對集團來說是一筆巨大的財富。
我們的圖像傳感器的另一個巨大優(yōu)勢是HDR 和 LFM 的高度集成。我們的全球客戶支持也是我們的大本營。我相信,集團擁有使我們能夠在我們的產品中準確反映客戶要求的技術和環(huán)境。
Sakano:鑒于圖像傳感器就像終極模擬設備,如果沒有設計和工藝團隊之間的密切合作,很難進行改進。因此,該集團在擁有這種允許設計和流程部門之間密切溝通的環(huán)境方面具有巨大優(yōu)勢。