国产 SPAD-SoC 首上车，阜时科技引领激光雷达革命

在日前举办的湾芯展现场，阜时科技副总经理林峰先生告诉半导体行业观察，自2017年成立以来，阜时科技始终围绕着机器视觉这个领域的关键技术投入研发。
 
“基于这些积累，帮助阜时科技在全固态激光雷达的核心接收 SPAD-SoC 芯片走到了市场前列。”林峰接着说。他表示，阜时从几年前开始就投入到全固态激光雷达核心芯片及关键技术攻关。从 SPAD 器件工艺，到 SPAD-SoC 系统接收芯片的大面阵感光集成，到激光发射端的全固态光扫描世界级技术突破，阜时科技已在“发射—接收—算法”全栈链条上实现技术贯通，为真正意义上的“长距离全固态激光雷达”奠定了坚实基础。
 
这也为该公司引领全固态激光雷达革命，打好了夯实基础。
 

 
SPAD-SoC，激光雷达的核心
 
纵观近年来的汽车产业，除了在电动化上各出奇招，智能化也是他们发力的另一个重点。具体而言，就是汽车产业聚焦在座舱智能化和驾驶智能化极致创新，以给消费者带来前所未有的新体验。而激光雷达，正是随着智能驾驶而兴起的一个黑马产业。
 
据Yole预计，全球汽车激光雷达市场预计将从 2024 年的 8.61 亿美元增长到 2030 年的 38.04 亿美元，2024 年至 2030 年期间的复合年增长率为 28%。而拆分激光雷达的工作原理，作为接收核心器件的 SPAD-SoC ，其重要性更是不言而喻。
 
作为一种像素结构，单光子雪崩二极管 (SPAD： Single Photon Avalanche Diode) 利用“雪崩倍增”原理，将单个入射光子中的电子倍增，就像现实世界中的雪崩一样。即使入射光较弱，它也能进行检测。通过将此结构用作激光雷达的光接收元件，可以实现远距离、高精度的距离测量。具体而言，就是通过检测从光源发射的信号到被物体反射后返回图像传感器的飞行时间（时间差）来测量与物体的距离。
 
然而在过去，大多数 SPAD-SoC 都是被索尼等厂商把持，但全球激光雷达市场却是中国厂商禾赛、速腾聚创和华为等国产企业的天下。在当前的世界竞争格局下，打造自有的 SPAD-SoC 就显得意义非凡。阜时科技也正是看到这一点，从而切入了这个赛道。
 
“阜时科技是国内首个实现SPAD-SoC 芯片上车的企业，也是国内首家获得AEC-Q100全功能芯片车规可靠性认证的公司。”林峰告诉半导体行业观察。
 
据介绍，这颗名为FL6031的产品是国内第一颗量产的全固态激光雷达高分辨率大面阵SPAD芯片，是一颗包含数亿晶体管的SOC，完美结合了SPAD器件和Logic电路，把激光雷达接收系统所需的感光器件、时间数字转换器、直方图、数字信号处理单元和高速接口等功能在一颗芯片内集成。
 
据林峰介绍，设计这样一颗大面阵的SPAD-SoC 芯片并不是一件容易的事情。这一方面需要在光灵敏度和功耗方面找好平衡；另一方面，大面积 SPAD器件阵列的一致性也不是那么容易实现。但基于公司在器件工艺和芯片架构上的研发投入，加上公司与晶圆厂的多年紧密合作，让阜时科技能够打造出这样一颗极具竞争力的芯片。
 
在此基础上，阜时科技希望能给激光雷达产业带来新的变化。
 
万向光控™全固态激光雷达
 
在“湾芯展“现场，阜时科技展示了全球首台基于“万向光控™技术的全固态光扫描激光雷达技术样机。在阜时科技看来，该技术的突破具有重要行业意义，因为它为车载长距离激光雷达领域注入新动能，有望引领行业进入新阶段，并为研发低成本、高可靠性、长距离的全固态激光雷达提供关键技术支撑。


 
诚然，如林峰所说，以前的激光雷达需要一个转子进行光的反射的扫描，也就是说在它内部会有一个机械结构。同时，这类激光雷达还需要同轴光路。这种机械结构带来的一个挑战就是成本高、体积大、存在机械疲劳风险。
 
得益于自有的 SPAD-SoC 芯片，阜时科技也展出了首台全固态光扫描激光雷达整机。
 


在这种情况下，阜时科技所引领的这种全固态光扫描能带来产业变革。
 
“在这个设计中，其内部完全是固态光模块。那就意味着不需要任何的转动的机械部件或者相似微结构，从而实现可靠性的大幅度增强；同时。因为这类设备可以把这个光扫描形成数字化的控制。换而言之，就是按照我们的需求去扫描特定区域，提升特定区域的扫描精度，提升激光雷达的智能性。此外，这样的设计还体积更小，适配性更强等优势。”林峰接着说。
 
阜时科技在新闻稿中也总结说，这次亮相的“万向光控™️”技术是阜时科技在电磁材料与微纳光学领域多年研发的成果。不同于传统通过机械转镜或MEMS结构实现光束偏转的方案，该技术采用电磁调控新型材料实现激光束在固态介质中的可编程偏转，无需任何旋转或振动部件。光束的方向、角度及扫描区域都可通过电子信号精确控制，实现真正的“全固态光扫描”。
 
凭借这种创新架构，万向光控™️技术在体积、成本、可靠性和扫描灵活性方面带来了以下几点显著优势：
 
 1、去机械化设计消除了转动部件的磨损隐患，显著提升系统寿命与稳定性；
 2、简化光学路径，降低镜片数量与装配精度要求，减少装配工序为大规模量产创造条件；
 3、兼容多种激光发射器件，可在较低功耗下实现更远测距与更大视场；
 4、支持数字化扫描控制，可动态调整ROI区域，实现激光能量的智能分配与聚焦。
 5. 零部件减少，激光雷达体积更小，部署灵活度大大提升？
 
围绕技术发展与产业推进规划，阜时科技表示，未来将持续完善 “万向光控™️”技术与自研 SPAD-SoC 芯片的系统级整合，通过与产业链合作伙伴紧密协作，共同加速全固态激光雷达的产业化进程。
 
在林峰看来，激光雷达向智能驾驶、工业机器人、智慧安防等领域加速渗透是必然。而阜时科技在固态光扫描能力方面的提升，将切实推动产业在性能提升与成本控制上实现质的突破，助力国内实现行业高质量发展。