阜时科技全固态激光雷达面阵SPAD芯片，是通过公司上百名研发人员倾力开发，在高价值模拟半导体代工解决方案的领先晶圆厂Tower Semiconductor （NASDAQ/TASE：TSEM）流片出来的。这是国内第一款全固态激光雷达面阵SPAD芯片，通过先进的BSI背照式工艺架构，解决了高灵敏度感光和dToF 高速数字运算的底层硬件难题，达到了150线扫描、每秒输出54万点云的面区域激光雷达探测覆盖，超越了日本芯片，实现了目前全世界最高输出分辨率的激光雷达性能。

战略合作伙伴

作为战略合作伙伴，晶圆厂Tower发文《Tower Semiconductor 与阜时科技共同开发并推出面向LiDAR应用的先进3D成像器》。详见链接：
Tower Semiconductor与阜时科技共同开发并推出面向LiDAR应用的先进3D成像器

背照式工艺

在感光类芯片中，如何提升感光效率是设计者持续不断的追求。
在近年的工艺迭代中，晶圆工艺不断创新，从各种技术角度提升芯片的光吸收以及光电转换效率。
从工艺的实施角度，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）工艺简介

背照式全称 Back-side illuminated（BSI），顾名思义，就是从晶圆背面进行光照射。既然有背照式，相反的，也就有前照式晶圆工艺，前照式全称 Front-side illuminated（FSI）。
前照式（FSI）芯片是最传统的感光类芯片工艺，因为是直接从芯片正面光照入射，按正常的晶圆工艺制作完成就可，无需特殊处理，因此也是目前成本为先的中低性能的摄像头芯片最常用的工艺。
背照式（BSI）芯片则会将晶圆翻转，使得底部感光区域朝上感光，因此光线直接照射到感光区。前照式（FSI）因为是芯片表面朝上，因此光线需要经过表层的金属层开窗填充区才能照射到感光区，感光过程会有损耗，导致感光率下降。
以下附图可以清晰的看到前照式（FSI）以及背照式（BSI）芯片的感光区别：

前照式（FSI）还会较 背照式（BSI）的表面有更多的光被表层金属反射，降低了感光区吸收面积，如下图:

根据目前业内的测试结果，背照式（BSI）较前照式（FSI）能够提升10%~20% 感光效率，以下附图为TUCSEN 公司的感光芯片实测数据：

因此，目前的高端感光芯片，包括摄像头芯片以及激光雷达接收芯片，多数采用背照式（BSI）感光的晶圆工艺。

02 背照式堆叠（BSI+Stack）

在目前的高端摄像头芯片以及激光雷达芯片的生产制作中，在“背照式（BSI）”工艺基础上，还增加了“背照式堆叠（BSI+Stack）”工艺。
“背照式堆叠（BSI+Stack）”的最主要目的，是提升芯片感光后的信号数据处理。
对比常规的 “背照式（BSI）芯片”，“背照式堆叠（Wafer Stack）”在感光芯片下方，叠加了一颗感光信号处理芯片，以下附图为“背照式堆叠（Wafer Stack）”工艺的实现方式：

上下层芯片通过铜块的键合（Hybird Bond）工艺，将两个芯片进行金属融合并且对接，能够确保上层感光芯片接收的信号能够快速传输到下层芯片进行处理。以下附图为上下晶圆金属键合工艺的 SEM 照片：

从晶圆的键合（Hybird bond）的工艺可以看出，这样的工艺操作难度很大，需要确保上下晶圆层的高精度（对准精度尺寸需<2um）对准并且融合，导致工艺的生产成本较高。
这样的背照式堆叠（BSI+Stack）可以实现全部的感光区同时曝光并行传输到下层芯片，因此实现大规模的全局曝光（Global Shutter），摄像头芯片可以进行快速拍照，对于高速移动物体图像捕捉更加清晰，没有拖影。
在激光雷达芯片上，因为感光像素所产生的数据量为常规的摄像头芯片百倍左右，因此，使用“背照式堆叠（BSI+Stack）”工艺，则可以快速将感光信号传输到下层芯片进行信号的存储以及统计运算。
以下附图为前照式（FSI）、背照式（BSI）、背照堆叠式（BSI+Stack）三种工艺的横切面图示：

阜时科技的面阵激光雷达芯片采用Tower Semi的高端 “背照堆叠式（BSI+Stack）” 生产工艺，同时确保了高感光度以及高速数据处理，可以实现目前世界领先的 54万点云/秒 的高分辨率点云输出，结合摄像头图像，可实现高性能的图像及激光雷达信号融合，为机器人、汽车的环境扫描决策提供高质量的数据支持！