Tecnologías de semiconductores para nuevos sensores de ascensores

Por Beat De Coi y Felix Lustenberger | de altura El | Marzo 1, 2011

16 minuto de lectura

Figura 1: Opciones para la integración de CMOS con detectores NIR de alta eficiencia cuántica: opción de capa epi gruesa (izquierda) y opción de vida útil de la portadora alta (derecha)
Descripción general de la IA

Las cortinas de luz 3D tienen un rendimiento limitado, pero las nuevas tecnologías de semiconductores pueden superar esta limitación rediseñando los sensores CMOS para lograr una alta sensibilidad en el infrarrojo cercano y una corriente oscura ultrabaja. El uso de obleas de alta resistividad y uniones optimizadas permite una alta eficiencia cuántica y la posible detección de fotones individuales, mientras que un nodo CMOS de 130 nm con E/S de alto voltaje y memoria no volátil admite el procesamiento de señales en el chip e interfaces robustas. Los sistemas ópticos integrados en chip (OSI) a escala de paquete y chip reducen el número de componentes, el costo y el volumen, y permiten nodos de sensores inteligentes y programables para cortinas de luz y barreras de haz único. Las cámaras 3D de tiempo de vuelo integradas se vuelven viables para aplicaciones de seguridad y ascensores, anunciando un cambio de ensamblajes discretos a productos optoelectrónicos altamente integrados.

Las cortinas de luz 3D tienen sus limitaciones, pero las nuevas tecnologías de semiconductores pueden compensar esas deficiencias.

de Beat De Coi y Félix Lustenberger
ESPROS Photonics Ltd., Suiza

Este trabajo fue presentado en ELEVCON Lucerne 2010, el Congreso Internacional sobre Tecnologías de Transporte Vertical y publicado por primera vez en el libro IAEE Tecnología de ascensores18 años, editado por A. Lustig. Es una reimpresión con permiso de la Asociación Internacional de Ingenieros de Ascensores IAEE (sitio web: www.elevcon.com). Este artículo es una reimpresión exacta y no ha sido editado por ELEVATOR WORLD.

Palabras clave: Sensores, seguridad, rendimiento, información de vías de elevación

RESUMEN

A partir de finales de los años 80, los sensores ópticos de seguridad multihaz para la protección de puertas conquistaron la mayor parte del mercado. Por lo tanto, todos en la industria están familiarizados con las cortinas de luz. Sin embargo, al comparar la seguridad y la comodidad de los dispositivos de seguridad actuales con los de las máquinas de producción, la seguridad de los ascensores está muy por detrás de ellos. El punto crucial para los sensores de seguridad de puertas de ascensores era la falta de reconocimiento de área tridimensional. Se dio un primer paso con la introducción de cortinas de luz 3D. Debido al rendimiento insatisfactorio de estos dispositivos, es visible un éxito limitado. Las nuevas tecnologías de semiconductores permiten cerrar esta brecha.

1. INTRODUCCIÓN

En los últimos 5 años, los sensores de imagen CMOS (CIS) se han vuelto ubicuos: cada año se producen más de mil millones de cámaras de teléfonos celulares y cámaras digitales de imágenes fijas con una tasa de crecimiento aún dramática en el rango de dos dígitos. Al menos para aplicaciones en el rango visible, estos productos de cámara hacen un progreso técnico constante. Por lo general, los procesos de semiconductores utilizados para implementar este tipo de productos se basan en procesos CMOS estándar mejorados que se utilizan en tecnología de memoria o ASIC de señal mixta. Sin embargo, se observan fundamentalmente las mismas limitaciones en todos estos elementos de detección CMOS: mientras que una corriente oscura no despreciable limita el rango dinámico (DR) y la relación señal-ruido (SNR) alcanzables, las eficiencias cuánticas (QE) relativamente bajas y Los factores de relleno óptico (FF) están afectando adicionalmente la capacidad de detectar fotones individuales en sistemas de imágenes altamente integrados. Aunque estas limitaciones son una molestia en los productos de cámaras de consumo, presentan limitaciones fundamentales en los sensores industriales de alto rendimiento y la instrumentación científica. Esto se debe principalmente al hecho de que esas áreas de aplicación dependen en gran medida de la capacidad de detectar señales en el rango del infrarrojo cercano (NIR).

Se ha llegado a la conclusión de muchos intentos anteriores de cambiar fundamentalmente el comportamiento de las tecnologías CIS basadas en enfoques tradicionales en la fabricación de CMOS que existe la necesidad de cambiar drásticamente la forma de producir generadores de imágenes CMOS. En lugar de tomar un proceso CMOS básico e intentar agregar módulos tecnológicos que permitan una fotodetección decente en el rango visible y NIR, creemos que es mucho más recomendable abordar el problema al revés: hacer lo que sea necesario para lograr lo último. rendimiento de detección de fotones y luego agregue los medios de una tecnología de proceso CMOS para implementar el acondicionamiento de señal, el procesamiento de señal y la interfaz necesarios para formar un producto completo de sensor óptico de alto rendimiento. Aunque muchos de los conceptos básicos para lograr este objetivo han existido desde hace bastante tiempo, solo se volvieron factibles en términos de valor comercial y fabricación mediante la vía de la moderna tecnología de proceso CMOS submicrónico profundo. Espros Photonics Corp. (EPC) se fundó a principios de 2007 para implementar y realizar algunos de estos conceptos novedosos con el fin de proporcionar una plataforma tecnológica radicalmente nueva en fotónica integrada con CMOS. Continuado

Este artículo está organizado de la siguiente manera: una breve introducción a las áreas de mercado y los potenciales comerciales para los sistemas ópticos en un chip (OSOC) y los sistemas ópticos en un paquete (OSIP) altamente integrados motivará y precederá la presentación del requisitos tecnológicos fundamentales y enfoques básicos para alcanzar la sensibilidad de un solo fotón en la detección óptica compleja de la sección 3. Luego, delinearemos vías de enfoques para aumentar el valor de los OSOC mediante la combinación de métodos de empaquetamiento tradicionales con funcionalidad fotónica adicional. En la sección 5, luego brindamos ejemplos prácticos de clases de productos y su hoja de ruta desde ensamblajes de componentes discretos hasta OSIP altamente integrados en un futuro cercano. Finalmente, resumimos y concluimos este trabajo en la sección 6.

2. ÁREAS DE MERCADO PARA LA FOTÓNICA ALTAMENTE INTEGRADA

Los sensores ópticos están pululando a nuestro alrededor en nuestra vida diaria sin ser notados todo el tiempo. Esto se debe principalmente al hecho de que esos sensores funcionan de forma invisible para el ojo humano en el rango infrarrojo cercano. Estos productos de sensores hacen que nuestra vida sea segura y cómoda en ascensores y edificios públicos, en detectores de humo y fuego, en puertas corredizas y portones móviles, alrededor de maquinaria y robots peligrosos, así como en el transporte público y el cuidado de la salud. Todos tienen en común que no necesitan ser vistos para funcionar correctamente. Si luego abre dicho producto y lo mira más de cerca, notará instantáneamente que la mayoría de estos productos están construidos a partir de una gran cantidad de componentes discretos. Si bien esto puede tener mucho sentido para algunos de los productos especiales de bajo volumen, definitivamente es un problema para los productos de alto volumen, como las barreras de luz o las cortinas de luz. Además de las ventajas obvias en términos de precios de componentes y tamaño geométrico, se beneficiarían enormemente de productos de sensores ópticos integrados más altos en el dominio de la confiabilidad del producto y la complejidad del ensamblaje y, por lo tanto, el costo del ensamblaje. Si bien la agregación masiva de componentes discretos brinda inherentemente una gran flexibilidad en el diseño del producto, cada componente representa un costo de ensamblaje no despreciable en la línea de ensamblaje de dispositivos de montaje superficial (SMD), así como también viene con una tasa de falla distinta de cero por pin que está soldado a la placa de circuito impreso (PCB). Los niveles de integración más altos abordan ambos elementos al mismo tiempo.

Sin embargo, está claro que la integración de chips de sensores ópticos tiene un costo: la flexibilidad se pierde parcialmente si uno no le presta atención. Inmediatamente se vuelve evidente que necesita compensar esta pérdida de flexibilidad agregando configurabilidad y programabilidad a estos chips de sensores ópticos. En primer lugar, esto es necesario para compensar las variaciones de fabricación en el elemento de detección real. Pero además, la capacidad de programación también es crucial para el procesamiento flexible de señales con el fin de crear sistemas en chip (SOC) específicos de la aplicación o incluso productos de sensores estándar. Se ha observado en el pasado que muchos circuitos electrónicos tuvieron mucho éxito porque tenían integrada una parte de procesamiento y acondicionamiento de señales programable personalizado que permite el uso de este circuito mucho más allá de lo que se pretendía en un principio. Pero para tener éxito, uno no debe detenerse en la salida de información (pre) procesada y debe pensar en la interfaz con el mundo externo. En bastantes aplicaciones, se necesita agregar información de varios sensores diferentes en diferentes ubicaciones y, en ocasiones, incluso de diferentes tipos de señales. Se vuelve extremadamente importante proporcionar los medios necesarios de interfaz que brinden facilidad de uso al mismo tiempo que una alta seguridad de transmisión de datos en un entorno industrial hostil.

Otro aspecto importante de estos chips optoelectrónicos altamente integrados es el empaque. Normalmente representa una parte considerable del costo total del producto. En los componentes electrónicos estándar, tiene el único beneficio de proteger el circuito de la influencia ambiental y hacerlo disponible para los métodos de ensamblaje estándar en las líneas de producción electrónica. En el caso de los sensores optoelectrónicos, esto puede verse completamente diferente: al agregar funcionalidad óptica, como filtrar componentes no deseados del espectro de luz y agregar capacidades simples o más complejas de modelado de haces directamente en el paquete, se puede agregar un buen valor. en el paquete para reducir el costo total del sistema. Sin embargo, es importante que los componentes empaquetados y empaquetados con dichos elementos sigan siendo soldables a máquina. De lo contrario, se perdería un beneficio clave y sería necesario compensarlo con un mayor costo de ensamblaje manual.

Por lo tanto, la combinación de un buen front-end óptico con un acondicionamiento de señal flexible y una interfaz razonable para una variedad de sensores diferentes, empaquetados en un paquete soldable a máquina, constituye un buen producto de sensor óptico. La industria de semiconductores tradicional que se enfoca principalmente en productos convencionales de alto volumen no está interesada en invertir en tecnología de proceso de semiconductores que permita tales productos optosensoriales.
En el mercado anual general de semiconductores que en 2008 supera los 300 1 millones de dólares, el mercado estimado de 2 a 90 XNUMX millones de dólares para productos de chips optosensoriales es simplemente demasiado pequeño para que lo considere un gran fabricante de dispositivos integrados (IDM). Esto se acentúa aún más por el hecho de que estos grandes IDM necesitan amortizar la inversión multimillonaria que hicieron en sus instalaciones de fabricación de profundidad submicrónica para nodos de proceso más allá de los XNUMX nm. Sin embargo, con la configuración adecuada de una plataforma tecnológica, representará nichos de mercado atractivos, incluso cuando se considere la diversidad de productos y aplicaciones que se manejarán. Pero claramente necesita mucha flexibilidad y dedicación hacia los clientes más pequeños para tener éxito en esta área de mercado. No solo el proceso de fabricación, sino también todos los procesos comerciales deben adaptarse a ese entorno no tradicional.

3. REQUISITOS TECNOLÓGICOS Y ENFOQUES BÁSICOS

Los procesos modernos de fabricación de semiconductores para la tecnología CMOS se basan en varios enfoques clave para aumentar el rendimiento de la producción. Desafortunadamente, esos enfoques impiden inherentemente la capacidad de integrar buenos fotosensores en el rango infrarrojo cercano (NIR) junto con la electrónica CMOS en el mismo chip. El impedimento más flagrante es el uso de altos niveles de dopaje de fondo en el material base de la oblea de silicio junto con una alta concentración de oxígeno. Para lograr valores de fotosensibilidad y ruido de última generación, es necesario superar estas limitaciones tecnológicas. Además, los productos de sensores altamente integrados se basan en una serie de características adicionales requeridas además de una tecnología CMOS estándar para completar el esfuerzo de integración: los transistores de alto voltaje permiten una interfaz de grado industrial con el mundo real de las aplicaciones, mientras que la memoria no volátil es necesaria para almacenar de forma segura los datos de configuración y calibración en el chip.

3.1 Alta eficiencia cuántica en rango NIR

La longitud de absorción en silicio alrededor de 850 nm a 950 nm supera los 15 mm. Por otro lado, la profundidad de la unión en las tecnologías de proceso CMOS escala con el nodo de proceso alcanzando solo 1 mm como máximo con los procesos modernos de submicrones profundos y, por lo tanto, eficiencias cuánticas inaceptablemente bajas en el rango NIR. El uso de una capa epitaxial gruesa o el uso de configuraciones a través del sustrato podría superar esta limitación; vea la Figura 1 para
una comparación de los dos casos. Sin embargo, la segunda limitación en el espesor de la zona de agotamiento en la unión proviene del dopaje de fondo del material base de la oblea. Con material de oblea Czochralski (CZ) normal, los niveles de dopaje más bajos disponibles son del orden de 50 Ohm*cm. Básicamente, esto limita la profundidad de la unión a un máximo de aproximadamente 10 mm y, por lo tanto, la eficiencia cuántica intrínseca en el régimen de longitud de onda de 950 nm a menos del 50 %, normalmente el 10 %. A su vez, esto está claramente muy lejos de la eficiencia cuántica de más del 90% que se ve
en los fotodiodos PIN discretos comerciales de hoy. Por lo tanto, se requieren obleas de alta resistividad para lograr un rendimiento decente.
volúmenes de absorción para la radiación NIR.

3.2 Detección de bajo ruido y corrientes oscuras ultrabajas

Otro límite de los sustratos CMOS clásicos es la corriente oscura en uniones tan gruesas necesarias para NIR
detección. La corriente oscura y su ruido de disparo atribuido contribuyen directamente a la potencia de ruido total en la cadena de señal del detector y no pueden eliminarse mediante técnicas clásicas de reducción de ruido, como el muestreo doble correlacionado (CDS) y la limitación del ancho de banda requerida para alcanzar la detección de fotón único. límite. El contenido de oxígeno relativamente alto en el material base CZ tradicional actúa como sitios de captación de iones de metales pesados, que inevitablemente aparecen incluso en la maquinaria de procesamiento de obleas individuales más avanzada. Trabajar de la forma más limpia posible para evitar la contaminación por iones de metales pesados ​​en las instalaciones de producción es sin duda un buen punto de partida, pero definitivamente no es suficiente para mantener un buen comportamiento de corriente oscura y un alto rendimiento en la línea de producción. Las obleas CMOS estándar muestran tiempos de vida útil del portador del orden de varios 10 ms como máximo, lo que, junto con una unión de 10 mm de espesor, genera corrientes oscuras de varios 10 nA/cm.2. Por otro lado, los fotodiodos discretos exhiben corrientes oscuras en
del orden de 10pA/cm2, es decir, al menos un orden de magnitud menor que el caso de las obleas CMOS estándar. Además, se ha demostrado que los generadores de imágenes científicos basados ​​en CCD construidos en silicio de zona flotante (FZ) altamente resistiva exhiben sub-pA/cm2 Comportamiento de las corrientes oscuras a temperatura ambiente. Por lo tanto, parece ser una suposición razonable que las obleas de alta vida útil del portador procesadas en un entorno limpio para no degradar sus excelentes propiedades de corriente oscura son un buen punto de partida para los sistemas de detección de ruido ultra bajo en el rango espectral NIR. Un efecto secundario muy interesante de minimizar la corriente para las aplicaciones NIR es que dicha tecnología inherentemente habilitará la capacidad de detección de un solo fotón si las uniones funcionan en modo avalancha.

3.3 Nodo de proceso CMOS con capacidad de interfaz de alto voltaje

Al combinar varios aspectos de los requisitos del producto en términos de capacidades analógicas y digitales, todo se reduce a la elección de un nodo de proceso de 130 nm que está bien equilibrado tanto técnica como comercialmente:
el voltaje del núcleo digital de 1.8 V conduce a consumos de corriente competitivos para núcleos de microcontroladores de baja complejidad como la arquitectura ARM7. La densidad de memoria en este nodo es de 1.0 Mbit/mm2 rango y la densidad lógica de 200 kggates/mm2 es compatible con la funcionalidad moderada del acelerador DSP necesaria para el procesamiento de señales digitales. Dentro del nodo de 130nm, la mayoría de las funciones de radiofrecuencia (RF) para la importante banda ISM de 2.4 GHz para la comunicación inalámbrica utilizada en Bluetooth, Zigbee, GSM, etc. están fácilmente disponibles, lo que permite una integración sencilla de la electrónica de la interfaz de radio. Sin embargo, el segundo óxido de puerta para dicho nodo de proceso sigue siendo compatible con aplicaciones de 3.3 V y 5 V, lo que evita las complicaciones de un proceso de óxido de puerta triple. Al implementar estructuras MOS (DEMOS) con drenaje extendido, se pueden lograr voltajes de E/S de hasta 40 V, lo que permite cumplir con una amplia variedad de estándares de la industria.

3.4 Memoria no volátil

Para completar la estrategia de integración de un detector NIR de alta eficiencia cuántica con un nodo de proceso CMOS de 130 nm, se requiere una solución de memoria no volátil de alta densidad para almacenar de forma segura la información de configuración y calibración dentro del sistema del detector y permitir una fácil personalización del sensor. aplicación hacia las necesidades del cliente. Las conocidas tecnologías de memoria Flash y EEPROM encajan bien en un nodo de tecnología de 130nm.

4. INTEGRACIÓN DEL SISTEMA PHOTONICS

El enfoque tradicional de montar miríadas de componentes electrónicos discretos en una sola PCB o pila de PCB tiene la limitación inherente de requerir el empaque de cada componente individual y, por lo tanto, cada vez contribuye al precio total del sistema. Según el tipo de componente, el costo del empaque puede representar más del 100 % del costo del chip o componente sin empaquetar. Por lo tanto, existe un tremendo potencial de ahorro de costos oculto en los dispositivos empaquetados individualmente. Para mantener la competitividad en el mercado mundial de optosensores, una solución inmediata es reducir al mínimo los costes de montaje y embalaje. Esto se puede lograr a través de varias vías: una de ellas es luchar por niveles de integración a escala de paquete o incluso a escala de chip, como se muestra en la Figura 2. Una primera acción inmediata será la implementación de chips fotónicos a escala de paquete. Se basan en carcasas BGA que utilizan PCB convencionales con bolas de soldadura. Las máquinas estándar de recoger y colocar en las líneas de ensamblaje SMD pueden manejarlos. Son posibles longitudes focales de más de 10 mm. Tal paquete contribuirá alrededor del 20%
al precio del chip sin dejar de ser razonable en términos de costo de instalación de producción. Por lo tanto, es muy adecuado para cantidades de volumen bajas a altas.

La figura 2 muestra un chip optoelectrónico de este tipo ensamblado en una PCB mediante máquinas SMD convencionales y soldadura sin plomo. El chip (encerrado en la foto) tiene un tamaño de 0.86 x 1.16 mm y un grosor de 50 mm. La luz proviene de la parte superior, mientras que la parte activa del circuito electrónico se encuentra en la parte inferior del chip. Además, las uniones de soldadura a la placa de circuito impreso se realizan mediante protuberancias en la parte inferior del chip. Por lo tanto, se logra un factor de llenado del 100 %, lo que significa que toda el área del chip en la parte posterior es fotosensible. Este chip contiene aprox. 150,000 transistores y construye un nodo sensor completo de una cortina de luz.

Si uno apunta a volúmenes más altos o tamaños de paquetes más pequeños, es inevitable optar por paquetes a escala de chips. Se basan en la tecnología de PCB de línea fina y permiten distancias focales de hasta 4 mm. En tal caso, el paquete solo contribuirá aprox. 5% al ​​precio de la ficha. En ambos casos, la tapa superior del paquete puede contener el sistema de lentes ópticos junto con filtros ópticos, polarizadores y otros componentes fotónicos fabricados en molde de inyección de plástico o tecnología de reflujo. Se puede suponer que un OSIP a nivel de sistema completo reducirá el costo del sistema a la mitad: el recuento de componentes se puede reducir en más de un factor de 3 y al mismo tiempo lograr una reducción del área de 4 y una reducción del volumen de un factor de 10. Estos sistemas se pueden entregar a los clientes completamente probados y abrirán muchos nuevos mercados de sensores debido a su relación precio-rendimiento extremadamente interesante.

5. EJEMPLOS PRÁCTICOS

5.1 Receptores de fotodiodos inteligentes

Las barreras de luz de un solo haz y de múltiples haces, así como las cortinas de luz, son una clase de optosensores industriales que se producen en cantidades que superan las decenas de millones de piezas por año. Mientras que los productos de barrera de luz adolecen de la falta de fotodetectores altamente integrados principalmente debido a un grado limitado de miniaturización, existe un cuello de botella claro en la economía de las cortinas de luz. Para comprender este problema, debemos observar más de cerca cómo se construyen y operan las cortinas de luz hoy en día: las cortinas de luz se construyen con varios pares idénticos de transmisores (LED) y receptores (fotodiodo PIN más electrónica) ubicados en dos o perfiles de plástico como se muestra en la Figura 3. Para minimizar el cableado dentro de los bordes perfilados, los elementos del transmisor y los elementos del receptor están ubicados en una disposición de matriz XY y se direccionan individualmente mediante un escaneo adecuado del cableado de la matriz. Un controlador interno o externo se encarga de la temporización requerida de la cortina de luz. Cada elemento receptor de la cortina de luz solo se enciende poco antes de la llegada esperada del pulso de luz. Para satisfacer las aplicaciones de seguridad, la operación de escaneo de la cortina de luz debe ser extremadamente rápida, lo que se traduce inmediatamente en un comportamiento de encendido muy rápido de los nodos receptores construidos a partir de componentes SMD discretos. Sin embargo, la erosión de precios que se ha observado en el mercado de cortinas de luz durante la última década básicamente hace que sea imposible continuar con la ruta tradicional y pedir nuevas arquitecturas en este segmento de productos.

Los niveles de integración más altos para los elementos del receptor individuales abordan el dilema desde varios ángulos de ataque: una interfaz óptica totalmente integrada con acondicionamiento de señal de alto rendimiento, procesamiento de información y señal en el chip junto con interfaces sólidas reducirá el número de componentes y, por lo tanto, reducirá coste de los componentes y del montaje, aumentando al mismo tiempo el rendimiento técnico y la fiabilidad. La Figura 4 detalla el concepto del primer paso hacia un chip receptor/transmisor NIR inteligente totalmente integrado que será el núcleo de las futuras cortinas de luz, así como de las barreras de luz de un solo haz o de horquilla.

Como se puede ver en la Figura 4, la comunicación entre los elementos sensores se maneja a través de una interfaz de línea eléctrica de dos hilos adaptada a las necesidades de sincronización y seguridad de tales optosensores. La figura 5 muestra los bloques individuales dentro de los chips de receptor/transmisor NIR inteligente. En un paso siguiente, los fotodiodos externos serán reemplazados por fotodiodos en el chip para aumentar aún más la sensibilidad óptica y reducir el número y el costo de los componentes. Es previsible que en el futuro haya disponibles nodos de sensores empaquetados que se crimpan directamente a las líneas de alimentación de par trenzado.

5.2 Cámaras 3D-TOF

Las clases de productos que se han discutido en la subsección anterior se basan en puntos (barreras de luz de un solo haz) o operan en un plano (cortinas de luz). Sin embargo, los entornos del mundo real de los sitios de fabricación actuales, así como la demanda de seguridad y comodidad en la domótica y las áreas públicas, exigen procesos de toma de decisiones mucho más complejos a partir de la información 3D. Es bien sabido desde el comienzo del procesamiento de imágenes que es extremadamente difícil "adivinar" un entorno 3D a partir de imágenes 2D en color o en escala de grises. Más tarde, todos los algoritmos diseñados para extraer información 3D de imágenes 2D fallan debido a la falta de una medición real de la distancia del objetivo. Sin embargo, hoy en día existen muchos enfoques para medir directamente mapas 3D a través de varios enfoques. Entre ellos, el enfoque de tiempo de vuelo 3D (3D-TOF) que mide directa o indirectamente el tiempo de vuelo de fotones individuales es muy popular. Desafortunadamente, los dispositivos capaces de medir los tiempos de vuelo de los fotones son mecánicamente complejos, como los escáneres láser [2], o requieren enormes cantidades de iluminación activa debido a la falta de receptores de fotones altamente sensibles en el rango NIR [3, 4, 5]. Cualquiera de los dos casos conduce a dispositivos bastante voluminosos y precios elevados, lo que reduce su aplicabilidad en aplicaciones de mercado masivo, como dispositivos de seguridad para automóviles, interfaces hombre-máquina para computadoras y juegos, puertas y portones, seguridad de máquinas, domótica y muchos otros. Las cámaras 3D-TOF altamente integradas con una resolución de imagen razonable, tanto lateral como a distancia, junto con el procesamiento de información y señal en el chip, abrirán campos de aplicación comparables a lo que han hecho las cámaras web en el pasado. Siempre que la parte complicada de medir el tiempo de vuelo de los fotones esté oculta para el usuario y solo se le presente una interfaz externa simple como un microcontrolador, puede concentrarse por completo en la aplicación en sí en lugar de en tareas complicadas de medición física.

6. CONCLUSIONES

En este documento se ha demostrado que se requieren enfoques radicalmente novedosos para implementar sistemas de detección fotónica altamente integrados que sean sensibles en el rango espectral NIR. Los componentes básicos han existido de forma individual durante bastante tiempo, pero nunca se han integrado, principalmente por el razonamiento económico de los fabricantes tradicionales de semiconductores de dispositivos electrónicos estándar. Además, se ha demostrado que el mercado existente para tales OSOC y OSIP integrados es lo suficientemente importante como para justificar la implementación de una fábrica de obleas dedicada en este dominio. Durante el período de los próximos años, es previsible que muchos productos de alto volumen presentes pero que generalmente no se destacan en la vida cotidiana migrarán de las tecnologías tradicionales de ensamblaje discreto de componentes SMD en una PCB a niveles de integración más altos. Esto se ha ilustrado con el ejemplo de los receptores de fotodiodos inteligentes, así como con las cámaras 3D-TOF de bajo costo.


Referencias

CEDES AG, https://www.cedes.com

ESPROS Photonics AG, https://www.espros.ch

Sick AG, https://www.sick.com

Mesa Imaging AG, https://www.mesa-imaging.ch

Tecnologías PMD, https://www.pmdtec.com

Canesta, https://www.canesta.com

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