高集成度、全数字化架构！SPAD-SoC优势和技术路线

电子发烧友网综合报道 在自动驾驶、机器人以及XR技术迅猛发展的当下，激光雷达作为环境感知的核心传感器，其性能优劣与成本高低，直接关乎智能系统的可靠性。而SPAD-SoC（单光子雪崩二极管系统级芯片），作为激光雷达的“数字心脏”，正凭借高度集成化和全数字化架构，重塑整个行业的格局。

SPAD-SoC技术优势：高集成度、全数字化架构

SPAD-SoC是一种先进架构，它将SPAD阵列、淬灭电路、时间数字转换器（TDC）、数字信号处理器（DSP）以及存储单元集成于单一芯片之中。其核心组件SPAD阵列由数百万个单光子探测单元构成，每个单元都能独立捕捉单个光子，并借助雪崩倍增效应，把微弱的光信号转化为电信号。

SPAD-SoC具备诸多显著的技术优势。首先是高集成度，通过3D堆叠工艺，将SPAD阵列与处理电路集成在一起，极大地简化了系统结构，有效降低了激光雷达的体积与成本。以速腾聚创的SPAD-SoC芯片为例，它将接收阵列与处理SoC集成，分辨率达到0.25厘米，采样率更是高达每秒440亿次。

其次是全数字化架构，从光子探测到点云生成全程实现数字化，避免了数模转换过程中的损耗，从而提升了信噪比与精度。识光芯科的SQ100芯片采用BSI（背照式）SPAD技术，结合高精度时钟采样矩阵，能够实现对250米外障碍物的高精度识别。此外，它还具有灵活分区与低功耗的特点，支持2D可寻址分区，有效解决了“高反污染”问题，同时通过CMOS工艺优化功耗。阜时科技的FL6031芯片在保持高帧率的同时，功耗较传统方案降低了40%。

SPAD-SoC在自动驾驶领域的应用已十分广泛，成为L4/L5级自动驾驶激光雷达的核心组件。例如华为ADS 4.0系统，搭载了4颗SPAD-SoC激光雷达，可实现300米外障碍物的精准识别，支持高速领航辅助与自动泊车功能。极氪9X车型则采用速腾聚创520线长距激光雷达搭配4颗阜时科技固态补盲雷达，完成了车位到车位的全场景自动驾驶。

不仅在自动驾驶领域，SPAD-SoC的小型化与低成本特性也推动了其在机器人领域的广泛应用。速腾聚创的割草机器人基于SPAD-SoC的固态激光雷达，实现了环境建模与路径规划。阜时科技预测，全固态激光雷达模组成本将降至70美元以内，这将有力推动消费级与工业机器人的普及。

SPAD-SoC芯片主要企业及技术路线

在芯片研发与量产方面，国际企业与国内厂商各有进展。索尼在2023年量产了全球首款车载大面阵SPAD芯片IMX459，像素规模达11.34万，并计划在2025年推出升级版IMX479，支持300米外障碍物识别，预计秋季量产。其技术路线聚焦于半固态雷达，通过Bining 3×3配置提升分辨率。

国内企业中，阜时科技是国内首个实现SPAD-SoC车规认证的企业，其FL6031芯片集成数亿晶体管，结合“万向光控™”全固态扫描技术，消除了机械部件，提升了可靠性。速腾聚创计划在2025年量产自研SPAD-SoC芯片，其E1/E1R全固态激光雷达已应用于汽车与机器人领域。识光芯科的SQ100芯片支持768×576分辨率，提供超灵活分区方案，解决了行业性能瓶颈。禾赛科技通过并购Fastree3D获取了SPAD核心专利，其第四代芯片平台将于2025年量产，并搭载于第二代纯固态雷达FTX。

近日，星宸科技也表示正瞄准高端领域积极布局。适用于车载主激光雷达、可实现192线、测距距离250 - 300米以上的SPAD-SoC已有工程样片，正在陆续开展客户验证及上车测试，预计明年将实现量产。此外，适用于车载及机器人补盲雷达的芯片预计明年投片，逐步补齐产品矩阵。企业争取在短期内成为SPAD-SoC激光雷达芯片技术及市场的领军者。

从竞争格局来看，国际市场上，索尼、Onsemi主导着高端市场，其技术路线偏向半固态雷达。而国内厂商如阜时科技、速腾聚创、识光芯科则聚焦于全固态架构，凭借车规认证与成本优势抢占市场份额。

展望未来，SPAD-SoC芯片将呈现技术迭代与场景拓展的趋势。在性能提升方面，像素规模将向数百万级发展，光子探测效率（PDE）也将持续优化。在成本方面，随着规模化生产的推进，SPAD-SoC芯片价格有望降至20美元以下，这将推动15万元级车型的普及。在应用领域上，将从车载主雷达扩展至消费电子、工业自动化等领域，形成千亿级市场。