단광자 애벌런치 다이오드(SPAD) 기반 ToF·이벤트 영상 센싱 연구

Research on SPAD-Based ToF and Event-Driven Imaging

연구 내용

BSI 전하집속 SPAD 소자 구조와 이벤트 기반 영상처리 모델을 결합해 NIR·SWIR 영역에서 정밀 시간측정과 저전력 엣지 검출 성능을 구현하는 연구

Backside-illuminated(SBI) 공정과 charge-focusing 전기장 설계를 통해 NIR ToF용 silicon SPAD의 광자검출효율과 타이밍 분해능을 확보하는 연구를 수행합니다. multiplication region의 전기장 균일성을 field-line crowding으로 구현하고, 흡수 부피 전반에서 전자가 multiplication 영역으로 효율 이동하도록 전하수집 구조를 최적화합니다. 또한 SPAD의 디지털 펄스 출력을 leaky integrate-and-fire 모델로 실시간 처리하여 온칩 엣지 검출을 수행하고, 계산 중복과 전력 소모를 줄이는 방향으로 아키텍처를 설계합니다.

관련 프로젝트

4건

연구 흐름

초기에는 2차원 CMOS 기술과 BSI 공정을 결합해 NIR 감도를 강화한 charge-focusing SPAD 구조를 설계하고 ToF 적용 가능성을 검증했습니다. 이후 multiplication region 전기장 형상과 흡수 부피 전하 이동을 연결해 성능 한계를 해석하는 흐름으로 발전했습니다. 최근에는 SPAD 이벤트를 LIF 모델 기반으로 비동기 처리하여 실시간 엣지 정보를 추출하는 시스템 수준 연구로 확장하고, 저전력 구동 조건에서 검출 정확도를 평가했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

NIR ToF 거리 측정
저전력 이벤트 기반 엣지 검출
대면적 SPAD 영상 배열
시간 분해능 기반 3D 스캐닝
로봇/자율주행 거리 인지
SWIR 단광자 영상 획득
LiDAR급 대체 센싱 모듈
비접촉 얼굴/동작 인식
형상 기반 보안·검증
저광량 환경의 시간측정 센서