X-FAB étend le process 180 nm avec une classe d’isolation SPAD
X-FAB Silicon Foundries SE a lancé une nouvelle classe d’isolation dans le cadre de son processus de semi-conducteur XH018 à 180 nm, qui permet de mettre en œuvre des diodes à avalanche à photon unique (SPAD) plus compactes et plus efficaces.
La nouvelle classe d’isolation permet une intégration fonctionnelle plus étroite, une densité de pixels améliorée et un facteur de remplissage plus élevé, ce qui se traduit par une surface de puce plus petite. Les SPAD sont des composants essentiels dans une large gamme d’applications émergentes, notamment le LiDAR pour les véhicules autonomes, l’imagerie 3D, la détection de la profondeur dans les systèmes AR/VR, la communication quantique et la détection biomédicale. X-FAB propose déjà plusieurs dispositifs SPAD construits sur sa plateforme XH018 en 180 nm, avec des zones actives allant de 10 µm à 20 µm. Ces dispositifs comprennent une diode optimisée pour les infrarouges afin d’améliorer les performances de la probabilité de détection des photons (PDP).
Pour permettre des réseaux de SPAD à haute résolution, un pas compact et un facteur de remplissage élevé sont essentiels. Le nouveau module ISOMOS1, un module de classe d’isolation de 25 V, permet des structures d’isolation des transistors beaucoup plus compactes, éliminant le besoin d’une couche de masque supplémentaire et s’alignant parfaitement avec les autres variantes de SPAD de X-FAB.
Les avantages de cette amélioration sont évidents lorsque l’on compare les dispositions des pixels SPAD. Dans un réseau SPAD 4×3 typique avec des zones optiques de 10 par 10 µm, l’adoption de la nouvelle classe d’isolation permet une réduction d’environ 25 % de la surface totale. En outre, elle augmente le facteur de remplissage d’environ 30 % par rapport à la classe d’isolation précédemment disponible. En optimisant soigneusement la conception des pixels, il est possible d’obtenir des améliorations encore plus importantes en termes d’efficacité de la surface et de sensibilité de détection.
Les SPAD X-FAB sont largement utilisés dans les applications qui nécessitent un temps de vol direct (TOF), comme les smartphones, les drones et les projecteurs. Cette nouvelle avancée technologique profite directement à ces applications dans lesquelles la détection à haute résolution avec une empreinte compacte est essentielle. Elle permet une détection précise de la profondeur dans de nombreux scénarios, y compris la détection industrielle de la distance et la détection robotique, par exemple en protégeant la zone autour d’un robot et en évitant les collisions lorsque les robots travaillent en cobots. Au-delà de l’augmentation des performances et de la densité d’intégration, la nouvelle classe d’isolation ouvre des possibilités pour une plus large gamme de systèmes basés sur SPAD nécessitant une détection à photon unique à faible bruit et à grande vitesse dans un encombrement compact.
Heming Wei, responsable du marketing technique pour l’optoélectronique chez X-FAB, explique : » L’introduction d’une nouvelle classe d’isolation dans le XH018 marque une étape importante dans l’intégration des SPAD. Elle permet des agencements plus serrés et de meilleures performances, tout en permettant de développer des systèmes de détection plus avancés à l’aide de notre plate-forme éprouvée et fiable de 180 nm. »
Des modèles et des PDK, y compris le nouveau module ISOMOS1, sont désormais disponibles, ce qui permet d’évaluer et de développer efficacement les réseaux SPAD de la prochaine génération.
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