مدونة الشركة حول إمداد/إعادة تدوير ميكروباريتي MPX106Q جهاز استشعار الكمبيوتر ذو الدقة العالية للكشف عن الفوتون الواحد SoC الشريحة باستخدام إشارات الليزر الضيقة النبض

توريد/إعادة تدوير Microparity MPX106Q عالية الدقة مستشعر كشف الفوتون الواحد رقاقة SoC باستخدام إشارات الليزر ذات النبض الضيق

شنتشن مينججيادا للإلكترونيات المحدودةهي شركة توزيع مشهورة للمكونات الإلكترونية، حيث تقوم بتوريد وإعادة تدوير شريحة SoC لمستشعر كشف الفوتون الفردي عالي الدقة MPX106Q والمصممة لإشارات الليزر ذات النبض الضيق.

I. نظرة عامة على شريحة MPX106Q: ابتكار متكامل في اكتشاف الفوتون الفردي

MPX106Q عبارة عن شريحة SoC عالية الدقة بمستشعر كشف الفوتون الواحد تستخدم بنية SPAD-SoC (نظام الصمام الثنائي الانهياري أحادي الفوتون على الرقاقة). فهو يدمج مصفوفة SPAD، ودوائر التبريد، ومحول الوقت إلى الرقمي عالي الدقة (TDC)، ومعالج الإشارات الرقمية (DSP)، ووحدات التخزين على شريحة واحدة، مما ينشئ سلسلة معالجة رقمية بالكامل بدءًا من اكتشاف الفوتون وحتى إخراج الإشارة. يكمن ابتكارها الأساسي في دمج تقنية الكشف عن إشارات الليزر ذات النبض الضيق. من خلال التقاط الإشارات على مستوى الفوتون الواحد، فإنه يتغلب على قيود الدقة لأجهزة الاستشعار التقليدية في البيئات منخفضة الإضاءة وسيناريوهات الكشف طويلة المدى، مما يوفر حلول استشعار موثوقة للغاية للتطبيقات بما في ذلك الليدار والفحص الصناعي والإلكترونيات الاستهلاكية.

ثانيا. تقنية MPX106Q الأساسية: المزايا التآزرية لليزر ضيق النبض واكتشاف الفوتون الواحد

1. التمكين الفني لإشارات الليزر ذات النبض الضيق

يستخدم MPX106Q ليزرًا ضيق النبض بعرض خط أقل من 1 جيجا هرتز كمصدر للكشف. ومن خلال دمجه مع تقنية تثبيت التردد المحقونة بالبذور، فإنه يحقق إخراج ليزر أحادي الوضع الطولي، مما يعزز طول تماسكه بما يزيد عن 30 مرة مقارنة بالليزر ذي الخط العريض التقليدي. توفر خاصية النبض الضيق هذه ثلاث مزايا أساسية:

اختراق في دقة المسافة: ضغط عرض نبضة الليزر إلى مستويات أقل من النانو ثانية، إلى جانب دقة أخذ العينات الزمنية من درجة البيكو ثانية لـ TDC، يتحكم في خطأ قياس المسافة في حدود ±1 مم - وهو ما يتجاوز متوسطات الصناعة بكثير.

مقاومة التداخل المحسنة: يقلل عرض الخط الضيق من تداخل انعكاس المسارات المتعددة وتأثير الضوضاء الكهرومغناطيسية. في البيئات المعقدة مثل الضوء الساطع أو الضباب/المطر، تتحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) بنسبة 40% مقارنة بالحلول التقليدية. نطاق اكتشاف ممتد: الاستفادة من خصائص تركيز الطاقة لليزر النبضي الضيق عالي الطاقة، جنبًا إلى جنب مع كفاءة اكتشاف الفوتون العالية لمصفوفة SPAD (PDE > 85% عند طول موجة 532 نانومتر)، يتيح التقاط ثابت للإشارات الخافتة التي تتجاوز 250 مترًا، مما يلبي متطلبات الكشف بعيد المدى.

2. المزايا الرقمية الكاملة لبنية SPAD-SoC

يستمر جهاز MPX106Q في التصميم عالي التكامل لسلسلة MP، حيث يستخدم تقنية التراص ثلاثية الأبعاد لدمج الملايين من وحدات اكتشاف SPAD عموديًا مع دوائر المعالجة. يؤدي ذلك إلى تقليل مساحة الشريحة بنسبة 60% واستهلاك الطاقة بنسبة 45% مقارنة بالحلول المنفصلة. تتميز هندستها الرقمية بالكامل بميزتين رئيسيتين:

معالجة الإشارات في الوقت الفعلي: يقوم معالج الإشارات الرقمية الموجود على الرقاقة مع خوارزميات مخصصة لحساب الفوتون بإجراء التصفية في الوقت الفعلي، وتقليل الضوضاء، وتوليد السحابة النقطية على بيانات الكشف الأولية. وهذا يلغي خسائر التحويل من التناظري إلى الرقمي، مما يحقق تأخيرات في المعالجة تصل إلى 50 نانو ثانية.

اكتشاف المنطقة الذكية: يدعم وظيفة المنطقة القابلة للعنونة ثنائية الأبعاد، وضبط مناطق الكشف والحساسية ديناميكيًا لسيناريوهات متنوعة. يعالج هذا بشكل فعال مشكلات التلوث عالي الانعكاس مع تلبية متطلبات التعرف على الأهداف المتعددة في البيئات المعقدة.

علاوة على ذلك، تشتمل شريحة MPX106Q على وحدة متكاملة لتعويض درجة الحرارة ودوائر منع التشويش المتبادل. من خلال الضبط الديناميكي لجهد التحيز ونقاط تشغيل خلية الكشف، فإنه يحافظ على أداء مستقر عبر نطاق درجة حرارة واسع يتراوح من -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية، مع التحكم في معدلات العد الداكن أقل من 100 هرتز، مما يضمن دقة الكشف في البيئات القاسية.

ثالثا. MPX106Q معلمات الأداء وتطبيقات الصناعة

1. مقاييس الأداء الأساسية

تكوين وحدة الكشف: صفيف SPAD 128 × 160 (20,480 بكسل)

دقة الوقت: <50ps (دقة أخذ العينات TDC)

قياس النطاق: 0.1 م - 250 م (هدف الانعكاس 10٪)

دقة النطاق: ±1 مم (ضمن 10 م)، ±3 مم (ضمن 100 م)

عرض نبض الليزر: 500ps (نصف العرض)

مستوى استهلاك الطاقة: <300 ميجاوات (وضع التشغيل النموذجي)

نطاق درجة حرارة التشغيل: -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية

واجهة الإخراج: MIPI CSI-2 (يدعم نقل البيانات بأربعة مسارات)

2. سيناريوهات التطبيق المتنوعة

تطبيقات LiDAR: مناسبة لأنظمة الرادار الأساسية وأنظمة رادار النقاط العمياء في القيادة الذاتية من المستوى 3+، مما يتيح الكشف الدقيق عن العوائق على مسافة 300 متر. يدعم المساعدة في الملاحة عالية السرعة ووظائف ركن السيارة الآلية. يعزز موثوقية الملاحة وتجنب العوائق في روبوتات الخدمة وجزازات العشب الآلية من خلال النمذجة البيئية وتخطيط المسار.

الإلكترونيات الاستهلاكية: تعمل كوحدات تركيز سريع لأجهزة التلفزيون/أجهزة العرض الليزرية، مما يحقق استجابة تركيز أقل من 15 مللي ثانية في ظروف الإضاءة المنخفضة؛ يتيح تصور المشهد ثلاثي الأبعاد لأجهزة AR/VR، مما يؤدي إلى إنشاء تفاعلات غامرة من خلال نطاق متعدد المناطق.

التطبيقات الصناعية والطبية: مناسبة لقياس المسافة الدقيقة في الفحص الدقيق الصناعي (على سبيل المثال، اكتشاف سمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور) وتجنب/تحديد موقع عوائق AGV. في التصوير الطبي، يعمل بمثابة قلب الكشف لمقاييس طيف رامان والمجاهر فائقة الدقة، مما يعزز دقة تصوير الأنسجة البيولوجية.

رابعا. الاتجاهات الفنية MPX106Q والقيمة السوقية

أدى التقدم السريع في تقنيات القيادة الذاتية والروبوتات وتقنيات XR إلى تكثيف الطلب على أجهزة استشعار عالية الدقة ومصغرة وفعالة من حيث التكلفة. ومن خلال الدمج العميق لتقنية الليزر ضيق النبض مع بنية SPAD-SoC، يتغلب جهاز MPX106Q على قيود الأداء لحلول الكشف التقليدية، مما يمهد الطريق لاعتماد واسع النطاق لأنظمة LiDAR المخصصة للمستهلكين والصناعية.

المضي قدما،MPX106Qسيعمل على تحسين كفاءة الكشف عن الفوتون وقدرات المعالجة الخوارزمية. ومن المخطط إصدار نسخة مطورة تدعم نطاقات تتجاوز 300 متر، إلى جانب التوسع في التطبيقات المتطورة مثل الاتصالات الكمومية واستكشاف الفضاء السحيق. وباعتبارها وسيلة محورية لتصنيع تكنولوجيا الكشف عن الفوتون الواحد، فإن MPX106Q يقود انتقال قطاع الاستشعار بالليزر من نهج "الأداء أولاً" نحو "توازن أداء التكلفة". يعمل هذا التقدم على تمكين الأجهزة الذكية من تحقيق قدرات إدراك بيئية أكثر دقة وموثوقية.