Flash纯固态激光雷达，需要更高分辨率的SPAD阵列

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）随着ADAS的渗透率持续提高，各大车企都在提前布局高阶的辅助驾驶硬件。激光雷达作为自动驾驶的关键传感器之一，已经开始大规模在智能汽车上布局，多款量产车型已经配备一台甚至多台激光雷达。

与此同时，激光雷达也在同步发展，从最初的机械旋转式激光雷达，到转镜，再到MEMS等方案激光雷达逐步迈向固态化。去年年底，禾赛、速腾聚创等国内激光雷达公司推出了Flash纯固态补盲激光雷达，摆脱了所有的活动部件。

激光雷达的分辨率也在不断提高，对于纯固态的Flash激光雷达而言，分辨率由发射端的角分辨率和接收端的传感器像素量决定，要想提高Flash激光雷达分辨率，可以从缩小视场角和提高传感器像素量两方面着手。

Flash激光雷达分辨率提升需要SPAD升级

目前激光雷达的接收端传感器，要采用两种方案，分别是APD（雪崩光电二极管）和SPAD（单光子雪崩二极管）。其中由多个SPAD并联组成的探测器，也被称为SiPM（硅光电倍增管），目前激光雷达一般会直接采用SiPM作为探测器，而不是单个的SPAD。

APD与光电二极管其实相似，光电二极管在接收到光子后，光子能够增大其反向电流，但无法击穿。APD在光电二极管的基础上，增加接近于击穿电压的反向电压，那么这意味着只需要少量的光子就能够诱发“雪崩击穿”，反向电流急剧增大，实现高灵敏度的光子探测。

SPAD则是在APD的基础上更加极端，直接在光电二极管上施加反向电压使其处于击穿状态，这个时候最少只需要一个光子击中光电二极管中的电子，就能诱发“雪崩击穿”。因此相比APD，SPAD灵敏度更高，可以实现单个光子的探测。

所以，对于Flash激光雷达而言，分辨率提升需要SPAD的进一步升级，包括像素尺寸和芯片面积持续缩小，提高SPAD集成度、吸收效率等。

国内多家初创企业入局，冲击高分辨率SPAD

近年来随着激光雷达行业的发展，在上游方面，国内也有多家初创企业入局SPAD，并在近期推出相关高性能产品。

一直以来，激光雷达探测器领域，主要由海外厂商，比如安森美、索尼、松下滨松电子、艾迈斯欧司朗等。索尼在2021年推出了首款激光雷达SPAD阵列传感器 IMX459，在1/2.9英寸的传感器面积下放进了11万个SPAD像素，其分辨率为189×600。

安森美针对车载激光雷达应用，推出了Pandion SPAD阵列，分辨率为400×100阵列尺寸14 mm×3 mm，像素间距38.6 um，采用卷帘快门读出（100通道并行读出），被动淬灭主动复位(PQAR)特性可获得<5 ns恢复时间，击穿电压达3.3 V以上。

而有史以来最高分辨率的SPAD阵列是由松下推出，不过暂未看到量产计划。松下此前展示的一款应用于长距离激光雷达的SPAD阵列，分辨率达到1200×900，像素高达108万，能够适配探测距离长达250米，分辨率10cm的长距离激光雷达，像素尺寸仅6um。

而国内方面，近年来初创企业进展神速，包括灵明光子、阜时科技、南京新视界、北极芯微、识光芯科等都推出了高分辨率的激光雷达SPAD阵列芯片。

今年8月，阜时科技发布了全固态激光雷达面阵SPAD芯片FL6031，集成360×150的SPAD像素阵列，有效像素超过50k，并满足上车要求。FL6031使用了最先进的3D Stacking工艺，集成了强大的数模混合电路，搭配以异步处理的芯片架构，能以更低功耗，更快速度处理高达200万pts/s点频或者20Hz帧率的直方图数据。

据称 ，阜时科技对其目标是迭代出有效分辨率超过VGA（640×480）的激光雷达接收芯片，而FL6031已经向合作伙伴进行送样。

在今年8月，灵明光子发布了一款应用于纯固态激光雷达领域的SPADIS面阵型ADS6311芯片，这款芯片感光区域配备了768×576个SPAD，每3×3个SPAD组成一个超像素，从而实现了256×192的点云分辨率，是目前市场上分辨率顶级的纯固态激光雷达SPADIS芯片之一。

灵明光子此前最新一代SiPM产品在今年一季度通过了AEC-Q102 Grade 1车规级认证，产品性能可满足车规激光雷达对性能及可靠性的严苛标准。公司表示SiPM产品已经实现大规模量产，导入国际头部激光雷达厂商并大规模应用于多个量产车型。

写在最后

实际上目前在相机领域，佳能也已经推出了百万像素的SPAD，不过对于激光雷达而言，或许是市场需求或是车载环境上的可靠性问题，车载激光雷达目前的SPAD阵列像素仍在迭代升级的过程中。相信随着Flash固态激光雷达的陆续上车，也将推动产业链上游的传感器厂商加速推进技术迭代。