激光雷達(dá)增量加速，接收端芯片市場(chǎng)格局生變

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）最近筆者去試駕了不少新能源汽車，一個(gè)比較有趣的現(xiàn)象是，試駕沒有搭載激光雷達(dá)的車型，銷售都會(huì)著重提一句“純視覺”的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)際智能駕駛效果跟有激光雷達(dá)的車型基本沒區(qū)別，未來激光雷達(dá)會(huì)逐漸淘汰；而試駕有搭載激光雷達(dá)的車型時(shí)，銷售就會(huì)提到激光雷達(dá)的安全性，看得比攝像頭更遠(yuǎn)，還能感知距離，讓智能駕駛更加安全。

拋開立場(chǎng)來討論，今年以來乘用車領(lǐng)域的激光雷達(dá)搭載量是在持續(xù)提高的，今年三季度，速騰聚創(chuàng)車載激光雷達(dá)銷量超過13萬臺(tái)，同比增長147%；禾賽三季報(bào)還未公布，而今年二季度ADAS激光雷達(dá)產(chǎn)品全球交付量超過8萬臺(tái)，同比增長76.8%。

所以激光雷達(dá)至少到目前，還是有增長前景的，出于成本考慮部分性價(jià)比車型可能會(huì)選擇轉(zhuǎn)向純視覺方案，但中高端車型與激光雷達(dá)的配置捆綁，還將會(huì)是未來一段時(shí)間的主流。那么激光雷達(dá)的核心部件，包括發(fā)射端和接收端，也意味著繼續(xù)存在一定的市場(chǎng)空間。

激光雷達(dá)接收端，SiPM、SPAD、APD都有什么不同？

經(jīng)常拆解激光雷達(dá)的朋友應(yīng)該都知道，目前市面上的車載激光雷達(dá)主要接收芯片是APD（雪崩光電二極管）和SPAD（單光子雪崩二極管）/SiPM（硅光電倍增管），比如圖達(dá)通Falcon激光雷達(dá)接收部分采用了4個(gè)APD；速騰聚創(chuàng)M1上用的是來自濱松的SiPM。

首先二極管雖然具有單向?qū)щ姷奶匦?，但在反向電壓較大的情況下，也能讓二極管擊穿。APD是在光電二極管的基礎(chǔ)上，施加一定的反向電壓，令光電二極管只需要少量的光子輸入就能夠誘發(fā)二極管的雪崩擊穿，反向電流急劇增大，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的光子探測(cè)。

SPAD則是在APD的基礎(chǔ)上更加極端，直接在光電二極管上施加反向電壓使其處于擊穿狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候最少只需要一個(gè)光子擊中光電二極管中的電子，就能誘發(fā)“雪崩擊穿”。因此相比APD，SPAD靈敏度更高，可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)光子的探測(cè)。

SiPM跟SPAD實(shí)際上在物理結(jié)構(gòu)上是類似的，都是由多個(gè)SAPD感光單元組合而成的。而實(shí)際應(yīng)用中，SiPM由多個(gè)SPAD并聯(lián)而成，最終輸出帶有動(dòng)態(tài)分辨能力的模擬信號(hào)，即通過發(fā)生雪崩的SPAD數(shù)量來判斷輸入光子的強(qiáng)度。

一般意義上的SPAD，同樣是多個(gè)SPAD單元組成的陣列。但為了解決強(qiáng)光環(huán)境下更加準(zhǔn)確的探測(cè)，傳感器陣列將多個(gè)SPAD組成一組使用，比如在一個(gè)597*168的SPAD陣列中，將每3*3個(gè)SPAD組成一組，那么雖然分辨率降低了，但是提高了單個(gè)點(diǎn)檢測(cè)到的動(dòng)態(tài)范圍。同時(shí)SPAD在信號(hào)處理時(shí)，需要將上述的3*3為一組的輸出合并成一路，轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行分析。

具體到產(chǎn)品上，目前的激光雷達(dá)，包括固態(tài)的Flash激光雷達(dá)等普遍采用SiPM/SPAD，因?yàn)?05nm光源已經(jīng)成為目前長距離ToF激光雷達(dá)的主流路線，1550nm則會(huì)用到APD。

日系廠商壟斷激光雷達(dá)接收端，廠商自研改變格局？

當(dāng)前激光雷達(dá)接收端傳感器的供應(yīng)商，幾乎是由索尼和濱松壟斷，包括索尼的近年推出的IMX459 SPAD傳感器，在市場(chǎng)上大獲成功，華為192線激光雷達(dá)就采用了該款傳感器。濱松作為老牌光電大廠，其SiPM產(chǎn)品也早在禾賽、速騰聚創(chuàng)等激光雷達(dá)龍頭廠商產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用。

速騰M1上搭載的濱松S15639，分辨率2120像素，像素尺寸25μm，靈敏度波長范圍400nm-1000nm。而目前最新量產(chǎn)的Gen4 SiPM S16786系列產(chǎn)品上，濱松采用了更小的像素尺寸，從上一代的25μm縮小至15μm，提升了光子探測(cè)效率，優(yōu)化了噪聲參數(shù)，還通過了-40℃-125℃的高低溫可靠性測(cè)試。

隨著禾賽和速騰聚創(chuàng)在車載激光雷達(dá)的崛起，規(guī)模起量背景下，降本需求也在推動(dòng)他們?cè)诩す饫走_(dá)接收端采用自研的方式提高集成度以及降低成本。早在2022年，禾賽發(fā)布的FT120和速騰聚創(chuàng)發(fā)布的E1，兩款全固態(tài)補(bǔ)盲激光雷達(dá)都采用了各自自研的SPAD陣列以及SoC集成方案，將SPAD和SoC集成到一顆芯片上。

而在當(dāng)前車載激光雷達(dá)市場(chǎng)，速騰和禾賽合計(jì)占超過50%的市場(chǎng)份額，這個(gè)數(shù)字還在不斷提高的情況下，未來自研SPAD或會(huì)在車載激光雷達(dá)上占有更高的比例。

另外還有更多國內(nèi)廠商在布局SPAD/SiPM，包括靈明光子、芯視界、阜時(shí)科技、識(shí)光芯科等都在投入開發(fā)相關(guān)芯片產(chǎn)品中。

小結(jié)：

Yole預(yù)計(jì)，到2029年，激光雷達(dá)市場(chǎng)容量將達(dá)到36.32億美元，2023到2029年的復(fù)合年均增長率達(dá)到38%。激光雷達(dá)市場(chǎng)仍在上升通道，隨著高階智駕的滲透，激光雷達(dá)核心的接收和發(fā)射端都將有更多機(jī)會(huì)。