電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道 在自動(dòng)駕駛、機(jī)器人以及XR技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)下，激光雷達(dá)作為環(huán)境感知的核心傳感器，其性能優(yōu)劣與成本高低，直接關(guān)乎智能系統(tǒng)的可靠性。而SPAD-SoC（單光子雪崩二極管系統(tǒng)級(jí)芯片），作為激光雷達(dá)的“數(shù)字心臟”，正憑借高度集成化和全數(shù)字化架構(gòu)，重塑整個(gè)行業(yè)的格局。

SPAD-SoC技術(shù)優(yōu)勢(shì)：高集成度、全數(shù)字化架構(gòu)

SPAD-SoC是一種先進(jìn)架構(gòu)，它將SPAD陣列、淬滅電路、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TDC）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）以及存儲(chǔ)單元集成于單一芯片之中。其核心組件SPAD陣列由數(shù)百萬個(gè)單光子探測(cè)單元構(gòu)成，每個(gè)單元都能獨(dú)立捕捉單個(gè)光子，并借助雪崩倍增效應(yīng)，把微弱的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

SPAD-SoC具備諸多顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。首先是高集成度，通過3D堆疊工藝，將SPAD陣列與處理電路集成在一起，極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有效降低了激光雷達(dá)的體積與成本。以速騰聚創(chuàng)的SPAD-SoC芯片為例，它將接收陣列與處理SoC集成，分辨率達(dá)到0.25厘米，采樣率更是高達(dá)每秒440億次。

其次是全數(shù)字化架構(gòu)，從光子探測(cè)到點(diǎn)云生成全程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，避免了數(shù)模轉(zhuǎn)換過程中的損耗，從而提升了信噪比與精度。識(shí)光芯科的SQ100芯片采用BSI（背照式）SPAD技術(shù)，結(jié)合高精度時(shí)鐘采樣矩陣，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)250米外障礙物的高精度識(shí)別。此外，它還具有靈活分區(qū)與低功耗的特點(diǎn)，支持2D可尋址分區(qū)，有效解決了“高反污染”問題，同時(shí)通過CMOS工藝優(yōu)化功耗。阜時(shí)科技的FL6031芯片在保持高幀率的同時(shí)，功耗較傳統(tǒng)方案降低了40%。

SPAD-SoC在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用已十分廣泛，成為L(zhǎng)4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)的核心組件。例如華為ADS 4.0系統(tǒng)，搭載了4顆SPAD-SoC激光雷達(dá)，可實(shí)現(xiàn)300米外障礙物的精準(zhǔn)識(shí)別，支持高速領(lǐng)航輔助與自動(dòng)泊車功能。極氪9X車型則采用速騰聚創(chuàng)520線長(zhǎng)距激光雷達(dá)搭配4顆阜時(shí)科技固態(tài)補(bǔ)盲雷達(dá)，完成了車位到車位的全場(chǎng)景自動(dòng)駕駛。

不僅在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，SPAD-SoC的小型化與低成本特性也推動(dòng)了其在機(jī)器人領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。速騰聚創(chuàng)的割草機(jī)器人基于SPAD-SoC的固態(tài)激光雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境建模與路徑規(guī)劃。阜時(shí)科技預(yù)測(cè)，全固態(tài)激光雷達(dá)模組成本將降至70美元以內(nèi)，這將有力推動(dòng)消費(fèi)級(jí)與工業(yè)機(jī)器人的普及。

SPAD-SoC芯片主要企業(yè)及技術(shù)路線

在芯片研發(fā)與量產(chǎn)方面，國(guó)際企業(yè)與國(guó)內(nèi)廠商各有進(jìn)展。索尼在2023年量產(chǎn)了全球首款車載大面陣SPAD芯片IMX459，像素規(guī)模達(dá)11.34萬，并計(jì)劃在2025年推出升級(jí)版IMX479，支持300米外障礙物識(shí)別，預(yù)計(jì)秋季量產(chǎn)。其技術(shù)路線聚焦于半固態(tài)雷達(dá)，通過Bining 3×3配置提升分辨率。

國(guó)內(nèi)企業(yè)中，阜時(shí)科技是國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)SPAD-SoC車規(guī)認(rèn)證的企業(yè)，其FL6031芯片集成數(shù)億晶體管，結(jié)合“萬向光控?”全固態(tài)掃描技術(shù)，消除了機(jī)械部件，提升了可靠性。速騰聚創(chuàng)計(jì)劃在2025年量產(chǎn)自研SPAD-SoC芯片，其E1/E1R全固態(tài)激光雷達(dá)已應(yīng)用于汽車與機(jī)器人領(lǐng)域。識(shí)光芯科的SQ100芯片支持768×576分辨率，提供超靈活分區(qū)方案，解決了行業(yè)性能瓶頸。禾賽科技通過并購(gòu)Fastree3D獲取了SPAD核心專利，其第四代芯片平臺(tái)將于2025年量產(chǎn)，并搭載于第二代純固態(tài)雷達(dá)FTX。

近日，星宸科技也表示正瞄準(zhǔn)高端領(lǐng)域積極布局。適用于車載主激光雷達(dá)、可實(shí)現(xiàn)192線、測(cè)距距離250 - 300米以上的SPAD-SoC已有工程樣片，正在陸續(xù)開展客戶驗(yàn)證及上車測(cè)試，預(yù)計(jì)明年將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。此外，適用于車載及機(jī)器人補(bǔ)盲雷達(dá)的芯片預(yù)計(jì)明年投片，逐步補(bǔ)齊產(chǎn)品矩陣。企業(yè)爭(zhēng)取在短期內(nèi)成為SPAD-SoC激光雷達(dá)芯片技術(shù)及市場(chǎng)的領(lǐng)軍者。

從競(jìng)爭(zhēng)格局來看，國(guó)際市場(chǎng)上，索尼、Onsemi主導(dǎo)著高端市場(chǎng)，其技術(shù)路線偏向半固態(tài)雷達(dá)。而國(guó)內(nèi)廠商如阜時(shí)科技、速騰聚創(chuàng)、識(shí)光芯科則聚焦于全固態(tài)架構(gòu)，憑借車規(guī)認(rèn)證與成本優(yōu)勢(shì)搶占市場(chǎng)份額。

展望未來，SPAD-SoC芯片將呈現(xiàn)技術(shù)迭代與場(chǎng)景拓展的趨勢(shì)。在性能提升方面，像素規(guī)模將向數(shù)百萬級(jí)發(fā)展，光子探測(cè)效率（PDE）也將持續(xù)優(yōu)化。在成本方面，隨著規(guī)?；a(chǎn)的推進(jìn)，SPAD-SoC芯片價(jià)格有望降至20美元以下，這將推動(dòng)15萬元級(jí)車型的普及。在應(yīng)用領(lǐng)域上，將從車載主雷達(dá)擴(kuò)展至消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，形成千億級(jí)市場(chǎng)。