轉(zhuǎn)載自“半導(dǎo)體行業(yè)觀察”媒體”
日前,有消息透露,專注于激光雷達SPAD芯片設(shè)計的深圳阜時科技有限公司斬獲國內(nèi)頭部車企激光雷達芯片訂單,并將從2022年開始陸續(xù)交付。這對于火熱的本土激光雷達產(chǎn)業(yè)來說,無疑是一件值得慶賀的事情。
據(jù)市場知名分析機構(gòu)Yole統(tǒng)計,到2026年,用于汽車和工業(yè)的激光雷達市場規(guī)模將達到56億美元。那就代表著在2020到2026年間,激光雷達的年復(fù)合市場增長率高達21%。具體到不同細分領(lǐng)域,據(jù)Yole的報道,到2026年,汽車用激光雷達的市場規(guī)模將增長到23億美元,2020到2026的年復(fù)合增長率高達111%;工業(yè)市場激光雷達應(yīng)用比例也大幅提升。
在這種需求的推動下,越來越多參與者涌入激光雷達賽道。但和很多其他產(chǎn)品一樣,這些激光雷達的核心芯片依然是國外廠商主導(dǎo)。阜時科技SPAD芯片的成功量產(chǎn),給國內(nèi)激光雷達廠商注入了一針興奮劑。
SPAD需求漸旺
要了解阜時科技這個消息背后的意義,就首先要明白激光雷達的構(gòu)造。拆開激光雷達,其主要由光源系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四部分組成。而芯片則主要被應(yīng)用在這四部分中。
首先看光源系統(tǒng),業(yè)界目前提供了EEL、VCSEL和光纖激光器等幾種選擇。同時還有用于驅(qū)動相關(guān)芯片的激光驅(qū)動IC;來到接收系統(tǒng),則有APD、SPAD、SiPM等激光探測器。此外,跨阻放大器、帶通濾波器和A/D轉(zhuǎn)換IC也是激光雷達帶給芯片廠商的機會;掃描系統(tǒng)則在進入固態(tài)時代,給Flash和OPA創(chuàng)造了無限可能;數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則順理成章成為了FPGA和ASIC的又一個著力點。
SPAD芯片應(yīng)用于激光雷達的接收系統(tǒng),是工作在蓋格模式下的單光子雪崩二極管,基于光電效應(yīng),將光電信號進行轉(zhuǎn)換。在擊穿電壓之上施加反向偏壓,入射光子吸收之后產(chǎn)生的載流子在強電場驅(qū)動下觸發(fā)雪崩。
從相關(guān)資料可以看到,在目前的激光雷達中,大部分的接收系統(tǒng)是使用APD,但因為SPAD 芯片擁有極大的優(yōu)勢,這就逐漸使其成為了廠商關(guān)注的重點。
阜時科技董事長莫良華在早前的一場演講中也指出,之所以SPAD芯片能在激光雷達中備受歡迎,這主要受益于以下幾點優(yōu)勢:
1)SPAD的光電增益在10?以上,十分靈敏,適合遠距離測距下的微弱回波信號的探測;
2)SPAD可以同目前Si CMOS工藝較好兼容,集成度高,制備成本低;
3)SPAD探測器可以輕松做成單點、線陣或面陣的形式;
4)SPAD的工作電壓一般為20-30V,與各種芯片適配;
5)SPAD的輸出為數(shù)字信號,通過比較器和TDC(時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器)就可以進行處理,減少外圍元器件近100個,系統(tǒng)簡潔;
6)可靠性高,驗證周期縮短。
國金證券也在其報道中表示,SPAD 工作在蓋革模式,具有單光子探測能力,比傳統(tǒng) APD 增益能力提高約10萬倍,可實現(xiàn)低激光功率下的遠距離探測能力,功耗、體積較小,已成為一大創(chuàng)新方向;SiPM 的增益能力也與 SPAD 相似,由多個獨立且?guī)в写銣珉娮璧?SPAD 組成,可克服單個 SPAD 不能同時測量多個光子的不足。SPAD 及 SiPM 可探測 200m、5%反射率目標(biāo),不受明亮陽光影響,分辨率極佳。
在上述優(yōu)勢的吸引下,越來越多的激光雷達芯片廠商選擇了SPAD芯片,不少海外傳感器大廠也投入其中,例如索尼在早前就發(fā)布了其首款應(yīng)用于激光雷達的SPAD芯片,阜時科技則是國內(nèi)在這個領(lǐng)域的頭部玩家。
阜時科技橫空出世
談到阜時科技,我們不得不提一下該公司的創(chuàng)始人莫良華先生。作為芯片領(lǐng)域的專家,莫良華研發(fā)出了多款有全球影響力的傳感芯片,累積出貨超40億顆,在中國、美國擁有過百件發(fā)明專利。
在他的帶領(lǐng)下,阜時科技也創(chuàng)下了多個業(yè)內(nèi)第一:如全球第一款屏下色溫芯片獨家量產(chǎn)于一線手機品牌旗艦機;3D視覺產(chǎn)品在智能鎖人臉識別領(lǐng)域出貨量行業(yè)第一;LCD屏下指紋芯片全球首發(fā)。
公司也在這個過程中建立起了一個規(guī)模超過200人的團隊,其中研發(fā)人員超過150人。內(nèi)部設(shè)立近40人的研究團隊,專門專注于激光雷達研發(fā)。據(jù)介紹,該團隊擁有11位博士,1位深圳市地方級領(lǐng)軍人才和5位深圳市海外高層次人才。另有芯片設(shè)計團隊40多位成員,平均擁有>10年芯片行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗。
因為看好SPAD芯片的機會,阜時科技的團隊從2019年至今已經(jīng)投入數(shù)億元到SPAD芯片的研發(fā)當(dāng)中。
莫良華作為第一批從事國家專項的集成電路行業(yè)人士,詳細介紹了攻克SPAD器件需要跨過的三道難關(guān):一是 SPAD 器件是集材料、工藝、設(shè)計于一體的綜合性課題,需要多方技術(shù)基礎(chǔ)才能研發(fā);二是芯片設(shè)計的難度,光子飛行速度很快,波長較短,要同時接收多個光子,在高速電路上將芯片做到低功耗;三是抗干擾能力。SPAD 具備高靈敏的優(yōu)點,但環(huán)境光和其他激光雷達發(fā)射信號都會對 SPAD 器件造成干擾,影響功效甚至失效。
即使困難重重,但經(jīng)過海歸專家團隊和芯片設(shè)計團隊的多年技術(shù)攻關(guān),阜時科技已完整掌握SPAD芯片關(guān)鍵技術(shù)并率先量產(chǎn)?!案窌r科技自主研發(fā)的 SPAD 器件提高了光子的探測效率,搭配低功耗TDC和完整的抗干擾系統(tǒng)方案,已經(jīng)與乘用車激光雷達公司、機器人&無人車及相關(guān)激光雷達公司達成戰(zhàn)略合作?!蹦既A說。
本文開頭談到的國內(nèi)某車企激光雷達廠商的訂單,進一步印證了阜時科技SPAD芯片已獲得市場和技術(shù)認可。據(jù)介紹,截至2021年12月,阜時科技已申請知識產(chǎn)權(quán)717件,獲授權(quán)354件,全面覆蓋SPAD芯片及激光雷達領(lǐng)域。
展望未來,阜時科技將繼續(xù)在激光雷達的芯片和系統(tǒng)上大規(guī)模投入。包括光發(fā)射模塊的驅(qū)動控制、光學(xué)掃描系統(tǒng)的相控陣列OPA、光感測模塊的SiPM和ASIC在內(nèi)的芯片等都在公司產(chǎn)品規(guī)劃內(nèi),各項研發(fā)工作均已全面鋪開,先后與激光雷達廠商開展技術(shù)定制合作。
在阜時科技看來,真正的先鋒,是敢為人先、引領(lǐng)創(chuàng)新,更是堅持不懈、從不畏懼。公司將面向消費電子、自主移動設(shè)備、智能駕駛汽車的廣闊應(yīng)用市場,與上下游合作伙伴攜手共進。而“自主研發(fā),持續(xù)創(chuàng)新”會是阜時科技一直堅持的理念。
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