Sony IMX611: Effizienter ToF-Sensor könnte für iPhone 15 Pro bestimmt sein
Sonys IMX611 ist ein neuer für Smartphones entwickelter Direct-Time-of-Flight-Sensor (dToF), der mit einer angepassten Pixelstruktur die bislang höchste Effizienz bei der Erkennung von Photonen aufweisen soll. Zudem nennt Sony Verbesserungen beim Energieverbrauch. Der Sensor könnte für das iPhone 15 Pro (Max) bestimmt sein.
Der neue dToF-Sensor wurde von der Sony Semiconductor Solutions Corporation (SSS) entwickelt und befindet sich laut Anbieter derzeit im Sampling für 1.000 Yen pro Einheit, also knapp 7 Euro. Der IMX611 nutzt eine proprietäre „single-photon avalanche diode“-Pixelstruktur (SPAD), die Vorteile beim Energieverbrauch und der Distanzmessung bieten soll. Konzipiert wurde der Sensor für die Nutzung in Verbindung mit Smartphone-Kameras, um dort den Autofokus bei schlechten Lichtbedingungen zu optimieren, einen Bokeh-Effekt bei Porträtaufnahmen zu berechnen, Räume dreidimensional zu erfassen oder Berechnungen für Augmented Reality durchzuführen. Auch der Evolution von VR-HMDs und AR-Brillen soll der IMX611 damit dienlich sein.
Höchste Effizienz bei Photonenerkennung
Unter den explizit für Smartphones entwickelten Time-of-Flight-Sensoren bewirbt Sony den IMX611 mit der bislang höchsten Effizienz von 28 Prozent bei der Erkennung von Photonen, sofern eine Laserlichtquelle mit einer Wellenlänge von 940 nm verwendet wird, wie sie laut Sony bei Smartphones üblich sei. Die Leistungsaufnahme nur für den Sensor gibt Sony mit 110 mW bei Messungen mit 8 m Distanz an, für das Gesamtsystem mit einer Laserlichtquelle werden 160 mW angegeben. Auf der Kurzdistanz (3 m) betrage der Verbrauch 40 mW (Sensor) respektive 85 mW (System). Die Fehlerrate bei der Distanzmessung soll laut Sony bei unter 0,1 Prozent liegen.
Pixel- und Logic-Chip in einem Package
Sensoren wie der IMX611 erfassen von Objekten reflektierte Photonen und berechnen mit Hilfe dieser Informationen die Distanz. Um auch besonders schwache Photonen erfassen und die Distanzmessung selbst bei einer schwachen Laserlichtquelle noch durchführen zu können, setzt Sony auf eine bewusst mit Unregelmäßigkeiten versehene Lichteinfallebene auf dem Pixel-Chip, um einfallendes Licht zu brechen und damit für eine höhere Absorptionsrate zu sorgen. In der sogenannten Avalanche-Region des Pixels, wo der Avalanche-Effekt herbeigeführt werden kann, habe es ebenfalls Optimierungen für eine effiziente Multiplikation gegeben. In der Multiplikationszone steigt die Anzahl der freien Ladungsträger lawinenartig an, daher der Name.
Für die Übertragung vom Pixel- auf den Logic-Chip kommt eine Kupfer-Kupfer-Verbindung zum Einsatz, wobei im Logic-Chip auch das Processing der Daten stattfindet, um abermals die Effizienz zu steigern. Die Rohdaten der SPAD-Pixel werden im Logic-Chip in Distanzinformationen und anschließend zu einem entsprechenden Output gewandelt, sodass die Last für das spätere Post-Processing reduziert wird.
Sensor könnte für iPhone 15 Pro bestimmt sein
Zum Einsatz könnte der IMX611 erstmals im für den Spätsommer erwarteten Apple iPhone 15 Pro und iPhone 15 Pro Max kommen. Sony selbst nennt für den Sensor zwar keine Abnehmer, der mit seinen Angaben häufig richtig liegende Analyst Ming-Chi Kuo hatte aber Ende Februar aus Zulieferkreisen berichtet, dass Apple bei den zwei neuen Smartphones für den dToF-Sensor von Lumentum (Design) und Win Semi (Produktion) exklusiv zu Sony wechseln wird.
Sony soll demnach einen Sensor mit integriertem VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) liefern, also mit einer integrierten Laserdiode, die das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abstrahlt. Laut Kuo soll Sony einen effizienteren und leistungsfähigeren Sensor an Apple liefern, was beim IMX611 zutreffen würde.
Fabian und 
Jan-Frederik