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導(dǎo)語：作為業(yè)內(nèi)真正意義上的首顆車載SPAD SoC，SONY IMX459能否被中國競(jìng)品替代？
全球首款車載SPAD芯片——索尼IMX459的誕生
自2021年9月發(fā)布以來，索尼IMX459憑借其出色的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為激光雷達(dá)領(lǐng)域的一個(gè)里程碑。這款芯片不僅打破了傳統(tǒng)激光雷達(dá)技術(shù)的局限，更為自動(dòng)駕駛、智能交通等行業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。盡管該芯片的面市經(jīng)歷了兩年的等待，直到2023年才正式進(jìn)入量產(chǎn)，但它的市場(chǎng)影響力和技術(shù)優(yōu)勢(shì)仍然不容忽視。
IMX459的技術(shù)突破主要體現(xiàn)在其先進(jìn)的光子探測(cè)效率（PDE）和獨(dú)特的設(shè)計(jì)工藝。與傳統(tǒng)的激光雷達(dá)傳感器相比，IMX459采用了SPAD技術(shù)，這是一種新型的光子探測(cè)技術(shù)，具有更高的集成度、更靈活的設(shè)計(jì)能力和更低的成本。
IMX459的核心優(yōu)勢(shì)在于其使用了堆疊式工藝，將SPAD像素芯片（上層）與信號(hào)處理電路的邏輯芯片（下層）進(jìn)行了銅-銅（Cu-Cu）連接。IMX459的SPAD像素總數(shù)為113,400個(gè)（189x600的陣列），采用的Binning技術(shù)將其合并成宏像素，最終實(shí)現(xiàn)約12K的分辨率（63x200的實(shí)際分辨率）。這一設(shè)計(jì)保證了高精度的測(cè)距和探測(cè)能力，尤其在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，這一優(yōu)勢(shì)使其成為激光雷達(dá)的理想選擇。
此外，IMX459的像素尺寸僅為10μm，確保了芯片的高開口率，這意味著每個(gè)像素能夠接收到更多的光子信號(hào)，提高了光子探測(cè)效率。在光入射面上，IMX459設(shè)計(jì)了凹凸結(jié)構(gòu)，通過讓入射光進(jìn)行衍射，從而提高了光的吸光率。此外，在像素內(nèi)的雪崩區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得芯片能夠有效地產(chǎn)生倍增現(xiàn)象，進(jìn)一步提升了探測(cè)效率。通過這些設(shè)計(jì)創(chuàng)新，IMX459在940nm波長的激光光源下實(shí)現(xiàn)了28%的光子探測(cè)效率，這使得它能夠高精度地測(cè)距，同時(shí)有效降低系統(tǒng)的能耗。
IMX459的量產(chǎn)標(biāo)志著SPAD技術(shù)在激光雷達(dá)領(lǐng)域的成熟， 激光雷達(dá)技術(shù)的成本開始降低，激光雷達(dá)產(chǎn)品的價(jià)格逐步突破了2000元的價(jià)格大關(guān)，進(jìn)入“1”打頭的時(shí)代，標(biāo)志著激光雷達(dá)產(chǎn)品開始向更加普及的方向發(fā)展。
實(shí)際上，IMX459的市場(chǎng)化進(jìn)程并非一帆風(fēng)順。早期，國內(nèi)外車企在測(cè)試該芯片時(shí)普遍給出了負(fù)面評(píng)價(jià)，認(rèn)為其性能難以滿足量產(chǎn)需求。然而，隨著華為率先完成量產(chǎn)，并克服了成本、可靠性及供應(yīng)鏈穩(wěn)定性等問題，IMX459逐漸獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可。2023年底，華為發(fā)布了全球首款量產(chǎn)的192線激光雷達(dá)，正是采用了IMX459芯片。
什么是SPAD/SiPM芯片？
SPAD（單光子雪崩二極管）是一種專門設(shè)計(jì)用于探測(cè)單個(gè)光子的光電探測(cè)器。它基于雪崩二極管（APD）的工作原理，工作在蓋革模式（Geiger mode）。在這種模式下，二極管的偏置電壓被設(shè)置得比雪崩電壓高，這樣即便只有一個(gè)光子被探測(cè)到，也會(huì)觸發(fā)雪崩效應(yīng)，從而產(chǎn)生一個(gè)大電流脈沖。SPAD通常用于那些對(duì)信號(hào)的強(qiáng)度要求極低的場(chǎng)景，能夠檢測(cè)到非常微弱的光信號(hào)（如單個(gè)光子的信號(hào)），因此具有極高的靈敏度。
SiPM（硅光電倍增管）SiPM可以看作是多個(gè)SPAD單元的陣列，是SPAD技術(shù)的一種陣列化衍生。SiPM包含了多個(gè)工作在蓋革模式下的SPAD單元，它們被并聯(lián)在一起，通過模擬量的方式輸出更為復(fù)雜的信號(hào)。由于SiPM具有多個(gè)SPAD單元，因此它能夠提供更寬的動(dòng)態(tài)范圍，并且能夠在相同的環(huán)境條件下比單個(gè)SPAD單元有更好的性能。SiPM不僅能夠檢測(cè)到光子信號(hào)，而且能夠量化光強(qiáng)度，因此比SPAD能夠提供更多的信號(hào)細(xì)節(jié)。通過結(jié)合模擬信號(hào)處理，SiPM能夠在不同光照條件下提供更高的準(zhǔn)確度，這使得它在需要處理復(fù)雜信號(hào)的應(yīng)用中，如醫(yī)療成像、工業(yè)激光雷達(dá)等領(lǐng)域，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
SPAD與SiPM的性能比較，來源：與非研究院整理
SPAD和SiPM雖然基于相似的技術(shù)，但在性能上存在顯著差異：
靈敏度與動(dòng)態(tài)范圍
SPAD的靈敏度非常高，能夠探測(cè)到單個(gè)光子的信號(hào)。這使得SPAD非常適合用于低光強(qiáng)環(huán)境下的探測(cè)，如在夜間成像或低亮度條件下的激光雷達(dá)測(cè)距。在這種情況下，SPAD能夠提供極高的探測(cè)能力，尤其適用于車載激光雷達(dá)、量子通信等應(yīng)用。
SiPM通過模擬信號(hào)處理可以量化光強(qiáng)，從而提供更廣泛的信號(hào)響應(yīng)。這使得SiPM適合于那些需要更高動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用，如醫(yī)療成像、工業(yè)激光雷達(dá)等。
響應(yīng)速度
SPAD具有非?？焖俚捻憫?yīng)速度，其“死時(shí)間”極短（通常小于10納秒），這意味著它能夠快速響應(yīng)多個(gè)連續(xù)光子信號(hào)。在高頻率的探測(cè)環(huán)境中，SPAD能夠快速捕捉和處理信號(hào)，適用于高速成像、實(shí)時(shí)探測(cè)等應(yīng)用。
相較之下，SiPM的響應(yīng)速度較慢，尤其是當(dāng)其陣列中的多個(gè)SPAD單元需要同時(shí)處理信號(hào)時(shí)。然而，SiPM的優(yōu)勢(shì)在于其能夠提供更高的信號(hào)細(xì)節(jié)和更寬的動(dòng)態(tài)范圍，這在某些應(yīng)用中彌補(bǔ)了響應(yīng)速度上的不足。
集成度與成本
SiPM采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的集成度，因此其生產(chǎn)成本相對(duì)較低。SiPM的高集成度和低成本使其在醫(yī)療成像和一些工業(yè)應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。
SPAD的集成度也很高，但由于其需要復(fù)雜的封裝和3D堆疊工藝，其成本較SiPM更高。盡管如此，SPAD仍然在高性能的應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位，特別是在車載激光雷達(dá)和量子通信領(lǐng)域。
SPAD/SiPM芯片的市場(chǎng)現(xiàn)狀？
2021年，傳統(tǒng)的光探測(cè)芯片技術(shù)如PIN和APD占據(jù)了超過90%的市場(chǎng)份額，而SiPM的市場(chǎng)規(guī)模僅為1.25億美元，SPAD的市占率幾乎為零。然而，隨著SPAD技術(shù)的逐步成熟及其應(yīng)用的擴(kuò)展，SPAD市場(chǎng)出現(xiàn)了迅猛增長，預(yù)計(jì)到2027年SPAD市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到21.39億美元，占光探測(cè)芯片市場(chǎng)的26.46%，年復(fù)合增長率（CAGR）超過200%。
隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，SPAD在車載激光雷達(dá)中的應(yīng)用尤為突出。根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole Development的預(yù)測(cè)，到2030年，SPAD在激光雷達(dá)領(lǐng)域的滲透率將達(dá)到80%，預(yù)計(jì)全球車載SPAD芯片市場(chǎng)規(guī)模將突破142億美元，占SPAD總應(yīng)用市場(chǎng)的47.3%。在中國市場(chǎng)，SPAD芯片的應(yīng)用也正在快速增長，預(yù)計(jì)到2030年，中國SPAD芯片市場(chǎng)的銷售總額將超過100億元人民幣，全球市場(chǎng)的銷售額將突破300億元人民幣。
目前，全球SPAD芯片市場(chǎng)主要由安森美、濱松和索尼等海外巨頭主導(dǎo)。尤其在車規(guī)級(jí)大面陣SPAD芯片領(lǐng)域，這些廠商占據(jù)了全球市場(chǎng)的90%以上份額。然而，國內(nèi)廠商通過技術(shù)突破、車規(guī)認(rèn)證等手段，正在逐步進(jìn)入SPAD芯片的供應(yīng)鏈。
SPAD芯片主流供應(yīng)商（部分），來源：與非研究院
索尼是SPAD芯片領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，其IMX459車規(guī)級(jí)SPAD芯片的量產(chǎn)和其后續(xù)IMX479系列的技術(shù)升級(jí)，使其在激光雷達(dá)和汽車安全領(lǐng)域占據(jù)了重要位置。索尼的SPAD芯片通過堆疊工藝有效提升了探測(cè)效率（PDE），在高性能和高集成度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。此外，索尼在車規(guī)級(jí)芯片的穩(wěn)定性和可靠性上也具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，為大規(guī)模應(yīng)用提供了有力保障。
安森美則憑借其收購SensL后推出的APD（雪崩光電二極管）和SPAD技術(shù)，在市場(chǎng)中建立了強(qiáng)大的技術(shù)壁壘。該公司專注于提供低噪聲、高可靠性的SPAD芯片，具有長時(shí)間探測(cè)的能力，且適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化、激光雷達(dá)等高精度應(yīng)用。安森美的SPAD芯片具備較低的暗計(jì)數(shù)率，能夠在極其微弱的光信號(hào)下進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，這對(duì)于激光雷達(dá)、醫(yī)療成像等應(yīng)用至關(guān)重要。
濱松（Hamamatsu）作為老牌光電傳感器公司，其SPAD芯片在低噪聲和高可靠性方面具有強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。濱松的SPAD芯片廣泛應(yīng)用于車載LiDAR、醫(yī)療成像以及科研領(lǐng)域。憑借其高精度的光探測(cè)技術(shù)，濱松逐漸在車載激光雷達(dá)和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域打開市場(chǎng)，但相較于索尼和安森美，濱松在車載激光雷達(dá)的應(yīng)用上尚處于追趕階段。
意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）通過其CMOS工藝推出了一系列SPAD芯片，這些產(chǎn)品不僅在消費(fèi)電子領(lǐng)域（如智能手機(jī)的dToF傳感器）表現(xiàn)出色，還在汽車、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域逐步擴(kuò)展應(yīng)用。CMOS工藝使得SPAD芯片的生產(chǎn)成本較低，為大規(guī)模應(yīng)用提供了可能，尤其是在消費(fèi)電子和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，ST的SPAD芯片展現(xiàn)出較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
ams OSRAM專注于高分辨率SPAD陣列芯片，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、車載激光雷達(dá)等領(lǐng)域。其3D傳感器和SPAD陣列技術(shù)提供了更高的測(cè)距精度和分辨率，進(jìn)一步推動(dòng)了SPAD技術(shù)的市場(chǎng)普及。ams OSRAM憑借其在光電領(lǐng)域的深厚積累，不僅在激光雷達(dá)應(yīng)用中占有一席之地，還逐漸在消費(fèi)電子市場(chǎng)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
靈明光子作為國內(nèi)SPAD芯片的領(lǐng)先廠商之一，其在高像素3D堆疊SPAD技術(shù)方面表現(xiàn)突出。靈明光子的SPAD芯片已經(jīng)獲得了包括禾賽科技和速騰在內(nèi)的多個(gè)國際客戶訂單，主要應(yīng)用于激光雷達(dá)、機(jī)器人、XR設(shè)備等領(lǐng)域。靈明光子通過提高光電探測(cè)效率（PDE）和在低功耗下提供高性能，為國產(chǎn)激光雷達(dá)廠商提供了競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)的方案。
阜時(shí)科技推出的FL6031芯片具備車規(guī)級(jí)認(rèn)證，能夠支持長達(dá)200米以上的探測(cè)距離，已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化階段，獲得了一些車載激光雷達(dá)客戶的訂單。阜時(shí)科技的產(chǎn)品定位于車載激光雷達(dá)市場(chǎng)，通過高可靠性和高穩(wěn)定性贏得了市場(chǎng)認(rèn)可。相比之下，雖然靈明光子在高像素和堆疊技術(shù)上占有一定優(yōu)勢(shì)，阜時(shí)科技則通過車規(guī)級(jí)認(rèn)證和長距離探測(cè)在車載市場(chǎng)逐步占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
芯視界是國內(nèi)SPAD技術(shù)的另一家創(chuàng)新型企業(yè)，其專注于SPAD dToF技術(shù)的應(yīng)用，已涵蓋消費(fèi)電子、車載激光雷達(dá)、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。芯視界的SPAD技術(shù)逐步在安卓手機(jī)等消費(fèi)電子設(shè)備中獲得應(yīng)用，同時(shí)也在探索車載激光雷達(dá)市場(chǎng)。這一方面說明了國產(chǎn)廠商技術(shù)的不斷成熟，另一方面也反映出其在市場(chǎng)拓展方面的迅速步伐。
奧比中光和識(shí)光芯科也在SPAD技術(shù)上做出了努力，前者的3D視覺傳感技術(shù)廣泛應(yīng)用于掃地機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化，后者則通過VCSEL+SPAD方案提供高精度、遠(yuǎn)距離的探測(cè)能力，開始進(jìn)入激光雷達(dá)和工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)。盡管目前這些國產(chǎn)廠商尚未在車載激光雷達(dá)市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，但隨著技術(shù)的成熟和市場(chǎng)需求的增加，它們有潛力在未來迎頭趕上國際競(jìng)爭(zhēng)者。
2021年，全球SiPM市場(chǎng)規(guī)模為1.25億美元，預(yù)計(jì)到2027年將增長至1.94億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為6.5%。中國市場(chǎng)在全球SiPM市場(chǎng)中占據(jù)了重要地位，2020年我國SiPM市場(chǎng)規(guī)模為4480萬美元，占全球市場(chǎng)的35.8%。預(yù)計(jì)到2027年，中國SiPM市場(chǎng)將達(dá)到7290萬美元，占全球市場(chǎng)的37.7%。
SiPM芯片主要供應(yīng)商（部分），來源：與非研究院
全球SiPM市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局較為集中，2020年，以安森美、濱松和博通為代表的頭部企業(yè)占據(jù)了約83%的市場(chǎng)份額。SiPM的技術(shù)難度較大，進(jìn)入門檻高，因此新興廠商難以迅速崛起。濱松、First Sensor和博通等公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了SiPM產(chǎn)品的全面布局，并在市場(chǎng)中占據(jù)了主導(dǎo)地位。
SONY IMX459競(jìng)對(duì)產(chǎn)品分析？
索尼IMX459是全球首款車規(guī)級(jí)堆疊式SPAD（單光子雪崩二極管）SoC芯片，專為車載激光雷達(dá)（LiDAR）系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有24%@905nm的高光子探測(cè)效率（PDE），6ns的低延遲響應(yīng)速度，以及SPAD和邏輯電路的集成設(shè)計(jì)。它的推出標(biāo)志著車載激光雷達(dá)技術(shù)的一個(gè)重要進(jìn)步，并且在市場(chǎng)上占據(jù)了技術(shù)和應(yīng)用的先機(jī)。隨著更多廠商進(jìn)入激光雷達(dá)領(lǐng)域，索尼IMX459面臨著來自不同競(jìng)爭(zhēng)者的挑戰(zhàn)。
索尼IMX459的競(jìng)對(duì)分析，來源：與非研究院
從技術(shù)來看，索尼IMX459憑借其24%@905nm的光子探測(cè)效率、6ns的響應(yīng)速度以及高度集成的SoC設(shè)計(jì)，在車載激光雷達(dá)市場(chǎng)中占據(jù)技術(shù)領(lǐng)先地位，難以被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手短期內(nèi)超越。索尼IMX459在全球范圍內(nèi)的車載激光雷達(dá)市場(chǎng)占有率較高，安森美、濱松等公司雖然在某些技術(shù)領(lǐng)域有所優(yōu)勢(shì)，但在集成度、車規(guī)認(rèn)證和量產(chǎn)能力方面不如IMX459。
IMX459主要集中在自動(dòng)駕駛和高端ADAS系統(tǒng)中，而國內(nèi)廠商的產(chǎn)品則更多聚焦于消費(fèi)電子、工業(yè)機(jī)器人等中低端市場(chǎng)。
近年來，隨著車廠供應(yīng)鏈國產(chǎn)化趨勢(shì)的增加，國產(chǎn)SPAD芯片逐漸進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈。靈明光子的ADS6311和阜時(shí)科技的SPAD芯片在國內(nèi)市場(chǎng)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是在成本和本地化供應(yīng)鏈方面表現(xiàn)優(yōu)異。
SPAD/SiPM技術(shù)及市場(chǎng)趨勢(shì)？
SPAD/SiPM芯片技術(shù)趨勢(shì)，來源：與非研究院整理
隨著激光雷達(dá)技術(shù)的不斷進(jìn)步，探測(cè)器技術(shù)從傳統(tǒng)的APD（Avalanche Photodiode）逐步向SPAD（Single-Photon Avalanche Diode）和SiPM（Silicon Photomultiplier）陣列發(fā)展。相較于APD，SPAD和SiPM具有更高的探測(cè)效率、更低的噪聲和更強(qiáng)的集成性，能夠在較低的功耗下實(shí)現(xiàn)對(duì)單光子的精準(zhǔn)探測(cè)。因此，APD正逐步被SPAD和SiPM所取代，尤其是在要求更高分辨率和更低成本的應(yīng)用場(chǎng)景中。
目前，硅基材料仍是SPAD和SiPM芯片的主要基礎(chǔ)材料，隨著工藝技術(shù)的提升，芯片的集成度和小型化已成為重要發(fā)展方向。例如，東芝和安森美通過創(chuàng)新的絕緣溝槽技術(shù)，提升了芯片的集成度和分辨率。
提升光子探測(cè)效率（PDE）和降低噪聲是SPAD和SiPM芯片的技術(shù)關(guān)鍵。諸如靈明光子和濱松等公司正在通過優(yōu)化背照式（BSI）技術(shù)和縮小像素尺寸，提升探測(cè)器的靈敏度，同時(shí)通過改善低偏壓性能，減少噪聲和功耗。這一方向不僅提升了光探測(cè)效率，還使得激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠在更復(fù)雜的環(huán)境中穩(wěn)定工作。
SiPM芯片的技術(shù)進(jìn)展
SiPM芯片在激光雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在車載激光雷達(dá)中，憑借其在強(qiáng)光環(huán)境中的高信噪比和低成本優(yōu)勢(shì)，成為車載雷達(dá)傳感器的核心組件。SiPM芯片的主要技術(shù)趨勢(shì)包括：
高動(dòng)態(tài)范圍與集成化：SiPM通過更高密度的SPAD陣列（例如微元尺寸≤35 μm）和先進(jìn)封裝技術(shù)（如TSV技術(shù)）提升其動(dòng)態(tài)范圍，滿足復(fù)雜環(huán)境中的光強(qiáng)量化需求。此外，數(shù)字SiPM（DSiPM）技術(shù)的興起，通過集成CMOS邏輯電路直接輸出數(shù)字信號(hào)，不僅提升了時(shí)間分辨率（可達(dá)80 ps FWHM），還增強(qiáng)了抗噪聲能力。
工藝優(yōu)化與成本降低：標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的普及使SiPM芯片的成本大幅降低，同時(shí)TSV封裝和3D堆疊技術(shù)進(jìn)一步縮小了器件尺寸，提升了可靠性，為車載雷達(dá)和量子傳感器等高端應(yīng)用提供了有力支撐。
SPAD芯片的技術(shù)趨勢(shì)
大面陣與SoC集成：SPAD芯片陣列正在向更高分辨率發(fā)展。例如，靈明光子推出的ADS6311芯片已集成768×576個(gè)SPAD，支持車載激光雷達(dá)300米范圍的探測(cè)。此外，SPAD-SoC（System on Chip）技術(shù)正成為主流，將感光層與邏輯處理單元（如TDC、DSP、MCU）通過3D堆疊技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“感存算一體”的集成方式，極大減少了數(shù)據(jù)帶寬需求。
固態(tài)化激光雷達(dá)：SPAD的高靈敏度和亞毫米級(jí)的測(cè)距精度正在推動(dòng)激光雷達(dá)系統(tǒng)向全固態(tài)方向發(fā)展。例如，索尼的IMX459大面陣SPAD芯片已被引入車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)系統(tǒng)，盡管其分辨率有限，但通過像素合并技術(shù)提升了探測(cè)效率。未來，隨著SPAD技術(shù)的不斷進(jìn)步，激光雷達(dá)的固態(tài)化將成為趨勢(shì)。
工藝與性能平衡：隨著像素尺寸的不斷縮小，SPAD芯片面臨串?dāng)_和抖動(dòng)問題，需要通過混合鍵合和背照式工藝等技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。此外，低溫操作和動(dòng)態(tài)偏壓控制技術(shù)也將成為提升SPAD性能的關(guān)鍵。
SPAD芯片的技術(shù)創(chuàng)新也推動(dòng)了補(bǔ)盲激光雷達(dá)的發(fā)展，補(bǔ)盲雷達(dá)專注于近距離的車身感知，可有效解決傳統(tǒng)長距離激光雷達(dá)在車身周圍視場(chǎng)角不足、成本過高等問題。補(bǔ)盲激光雷達(dá)通常需要20-50米的探測(cè)范圍，并支持較高的幀率（>20Hz）和較廣的視場(chǎng)角（>75°），這些要求使得SPAD芯片成為理想的解決方案。2025年，基于VCSEL+SPAD架構(gòu)的固態(tài)補(bǔ)盲雷達(dá)預(yù)計(jì)將迎來大規(guī)模量產(chǎn)，并與傳統(tǒng)激光雷達(dá)配合，全面提升自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感知能力。
總結(jié)：國產(chǎn)SPAD芯片如何縮小差距？
最后，隨著IMX459的量產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，索尼正在繼續(xù)推進(jìn)該芯片的技術(shù)迭代和升級(jí)。據(jù)了解，IMX459的下一代產(chǎn)品——IMX479已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)前的關(guān)鍵階段，預(yù)計(jì)將進(jìn)一步提升光子探測(cè)效率（PDE）至50%@905nm，探測(cè)距離也將從300米提升至400米以上。此外，IMX479還在抗強(qiáng)光干擾能力方面進(jìn)行了優(yōu)化，預(yù)計(jì)將在車規(guī)級(jí)認(rèn)證和功能安全標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證后，成為未來車載激光雷達(dá)的核心傳感器之一。不過，目前來看，本應(yīng)在2024年上市量產(chǎn)的IMX479是delay了。預(yù)計(jì)在2025年將正式量產(chǎn)，進(jìn)一步鞏固索尼在高端激光雷達(dá)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。
筆者認(rèn)為，國產(chǎn)SPAD芯片正在努力縮小與國際巨頭的差距，在車規(guī)級(jí)要求、探測(cè)精度和探測(cè)距離等核心參數(shù)上已經(jīng)逐漸追趕上來。但是國產(chǎn)廠商面臨的主要問題還是缺乏成熟的生產(chǎn)加工體系和本土優(yōu)質(zhì)代工平臺(tái)，這使得研發(fā)周期較長，技術(shù)迭代較慢。目前，國產(chǎn)SPAD芯片的生產(chǎn)工藝尚不成熟，且與國際廠商相比，技術(shù)穩(wěn)定性差距較大。
為了縮小與國際廠商的差距，國產(chǎn)廠商需要在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域不斷突破：
提升探測(cè)效率（PDE）：PDE是衡量SPAD芯片性能的關(guān)鍵指標(biāo)，國產(chǎn)廠商需進(jìn)一步提高SPAD芯片的探測(cè)效率，尤其是在1550nm波長激光器應(yīng)用中的表現(xiàn)。
多波長兼容性：目前，大多數(shù)國產(chǎn)SPAD芯片仍只支持905nm波長激光器，而1550nm波長的激光器在長距離探測(cè)中表現(xiàn)更佳，國產(chǎn)廠商必須提升芯片的波長兼容性。
全固態(tài)集成：隨著激光雷達(dá)的集成化趨勢(shì)，未來SPAD芯片將需要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)集成，減少分立元件的使用，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
筆者認(rèn)為，未來2到3年，SPAD芯片市場(chǎng)將出現(xiàn)“索尼主導(dǎo)高端，國產(chǎn)廠商搶占中低端”的格局。尤其是在商用車和消費(fèi)電子領(lǐng)域，國產(chǎn)廠商如果能夠在技術(shù)突破、生產(chǎn)工藝和市場(chǎng)開拓上持續(xù)發(fā)力，未來必將在激光雷達(dá)和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域占據(jù)一席之地。
