SPAD席卷车载激光雷达市场

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）上周我们报道了一款新推出的激光雷达ASIC方案，值得关注的是该方案中与ASIC搭配的传感器均选择了SiPM。当然从成本的角度来看，作为第三方的激光雷达ASIC方案，SiPM对于目前主流200线以内的激光雷达更具优势，这是从产品定义的角度考虑。

而从行业的趋势来看，像禾赛、速腾聚创等头部厂商聚焦数字化激光雷达的路线表明，SPAD正在取代SiPM成为激光雷达的接收端传感器。

SiPM、SPAD有什么区别？

目前市面上的车载激光雷达主要接收芯片是APD（雪崩光电二极管）和SPAD（单光子雪崩二极管）/SiPM（硅光电倍增管），比如图达通Falcon激光雷达接收部分采用了4个APD；速腾聚创M1上用的是来自滨松的SiPM。

首先我们要知道，二极管虽然具有单向导电的特性，但在反向电压较大的情况下，也能让二极管击穿。APD是在光电二极管的基础上，施加一定的反向电压，令光电二极管只需要少量的光子输入就能够诱发二极管的雪崩击穿，反向电流急剧增大，实现高灵敏度的光子探测。

不过，由于APD的灵敏度和抗干扰性相比SPAD以及SiPM更低，所以目前新的激光雷达逐渐不再选择APD作为接收器。

SPAD则是在APD的基础上，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，所以也形象称之为“单光子雪崩二极管”。

一般说激光雷达SPAD的时候，是指SPAD阵列，也被称为SPADs，即接收器是由多个SPAD单元组成的阵列直接输出数字信号。所以使用SPAD阵列作为接收器的激光雷达，会有厂商将其宣传为数字激光雷达。

SiPM跟SPAD阵列实际上在物理结构上是类似的，都是由多个SAPD感光单元组合而成。但实际应用的传感器中，SiPM由多个SPAD并联而成，最终输出带有动态分辨能力的模拟信号，即通过发生雪崩的SPAD数量来判断输入光子的强度。

在激光雷达中，还需要通过一系列外部的模拟信号处理电路，对SiPM输出的信号转换成数字信号，再输出至ASIC或是FPGA、SoC等主控芯片进行处理。

因此，我们可以认为，SiPM跟SPAD阵列的区别，就是SiPM输出的是模拟信号，而SPAD阵列输出的是数字信号。

SPAD的应用趋势

Yole在最新的报告中统计到，在2018年，全球所有激光雷达产品中接收器均采用APD；到了2024年，激光雷达接收器市场出现了巨大的变化，SiPM成为主流，占比高达69%，SPAD在2024年崭露头角，占比18%，而APD占比下降至13%。

在2024年，SPAD仅由华为的激光雷达产品使用，而激光雷达市场份额最大的玩家，禾赛和速腾聚创，车载激光雷达均采用SiPM。APD的份额主要是由于像采用1550nm光源的图达通Seyond，以及法雷奥的老款激光雷达产品还在使用。

在yole的估算中，预计到2030年，SPAD在车载激光雷达市场中份额将提升至33%，SiPM下降至61%，APD份额则进一步缩小至6%。2035年，SPAD占比将达到49%，超越SiPM的48%份额，而APD继续下降至3%。

不过，也有不少业内人士认为，SPAD替代SiPM的进程会比yole预测的更快。

由于车规SPAD阵列接收器芯片，目前有能力量产的厂商不多，产品选择也不多。华为率先在其192线远距激光雷达中采用了索尼IMX459 车规级SPAD传感器，值得一提的是速腾聚创在今年推出的数字化激光雷达EMX同样是192线，官方资料中显示其采用SPAD-SoC芯片，其中的SPAD或许也是IMX459。

其实从近一年各家激光雷达大厂推出的产品来看，SPAD的技术趋势确实已经基本确定，像速腾聚创在今年陆续推出的EMX、EM4等长距激光雷达，图达通灵雀E2主视雷达，均采用SPAD-SoC的方案。禾赛也在持续布局SPAD技术，自研了3D堆叠SPAD面阵探测器，将应用到下一代车载远距激光雷达上。

另一个SPAD大量应用到的产品是短距的补盲雷达，比如禾赛的FT120、FTX，速腾聚创的E1，图达通的灵雀E2等。补盲激光雷达由于对探测距离要求较低，对小体积要求较高，因此多数采用Flash的纯固态方案。

对于纯固态的Flash激光雷达而言，分辨率取决于发射端激光功率和发散角，以及接收端的传感器像素量，因为单位面积能够提供更多的像素，所以SPAD阵列成为Flash激光雷达的统一选择。

可以预见的是，未来激光雷达数字化的趋势下，SPAD将会迅速席卷激光雷达市场，这也将会带来非常大的机会。除了头部厂商选择自研之外，还有更多的国内芯片厂商在布局SPAD产品，包括灵明光子、芯视界、阜时科技、识光芯科等都在开发车规产品。

当然索尼在SPAD领域起步较早，尤其是车规产品上仍具备很大优势。几天前索尼发布了IMX459的下一代产品IMX 479，毫无疑问这也会是接下来一些高端车载激光雷达的选择。