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阜時科技全固態激光雷達面陣SPAD芯片，是通過公司上百名研發人員傾力開發，在高價值模擬半導體代工解決方案的領先晶圓廠Tower Semiconductor （NASDAQ/TASE：TSEM）流片出來的。這是國內第一款全固態激光雷達面陣SPAD芯片，通過先進的BSI背照式工藝架構，解決了高靈敏度感光和dToF 高速數字運算的底層硬件難題，達到了150線掃描、每秒輸出54萬點云的面區域激光雷達探測覆蓋，超越了日本芯片，實現了目前全世界最高輸出分辨率的激光雷達性能。

戰略合作伙伴

作為戰略合作伙伴，晶圓廠Tower發文《Tower Semiconductor 與阜時科技共同開發并推出面向LiDAR應用的先進3D成像器》。詳見鏈接：
Tower Semiconductor與阜時科技共同開發并推出面向LiDAR應用的先進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計者持續不斷的追求。
在近年的工藝迭代中，晶圓工藝不斷創新，從各種技術角度提升芯片的光吸收以及光電轉換效率。
從工藝的實施角度，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，使得底部感光區域朝上感光，因此光線直接照射到感光區。前照式（FSI）因為是芯片表面朝上，因此光線需要經過表層的金屬層開窗填充區才能照射到感光區，感光過程會有損耗，導致感光率下降。
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，降低了感光區吸收面積，如下圖:

根據目前業內的測試結果，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 公司的感光芯片實測數據：

因此，目前的高端感光芯片，包括攝像頭芯片以及激光雷達接收芯片，多數采用背照式（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芯片的生產制作中，在“背照式（BSI）”工藝基礎上，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據處理。
對比常規的 “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）”工藝的實現方式：

上下層芯片通過銅塊的鍵合（Hybird Bond）工藝，將兩個芯片進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到下層芯片進行處理。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（對準精度尺寸需<2um）對準并且融合，導致工藝的生產成本較高。
這樣的背照式堆疊（BSI+Stack）可以實現全部的感光區同時曝光并行傳輸到下層芯片，因此實現大規模的全局曝光（Global Shutter），攝像頭芯片可以進行快速拍照，對于高速移動物體圖像捕捉更加清晰，沒有拖影。
在激光雷達芯片上，因為感光像素所產生的數據量為常規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到下層芯片進行信號的存儲以及統計運算。
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芯片采用Tower Semi的高端 “背照堆疊式（BSI+Stack）” 生產工藝，同時確保了高感光度以及高速數據處理，可以實現目前世界領先的 54萬點云/秒 的高分辨率點云輸出，結合攝像頭圖像，可實現高性能的圖像及激光雷達信號融合，為機器人、汽車的環境掃描決策提供高質量的數據支持！