2020年對於(yu) 激光雷達行業(ye) 來說，可以稱得上拐點之年。而2021年將是激光雷達行業(ye) “百花齊放”周期的開始。

去年，首次引入蘋果iphoness 12的消費級激光雷達，不僅(jin) 為(wei) 手機端帶來增強拍攝能力，更強大的3D建模及AR應用，更是讓車載激光雷達行業(ye) 看到了希望。

進入2021年，隨著蘋果造車消息的進一步披露，該公司近日被爆出正在與(yu) 多家汽車激光雷達供應商進行談判，作為(wei) 自動駕駛汽車的外部配套硬件合作夥(huo) 伴。

知情人士透露，蘋果公司同時也在考慮不同的技術方案設計，以滿足其獨特的需求。按照計劃，蘋果正在推進其自動駕駛汽車項目，最早在2024年量產(chan) 下線。

另一則消息同樣備受關(guan) 注，在去年10月蘋果公司的一項涉及dToF（直接飛行時間）無掃描激光雷達技術專(zhuan) 利曝光，同時，索尼公司被曝出與(yu) 蘋果公司簽訂了為(wei) 期3年的合同，提供新一代近紅外(NIR)+單光子雪崩二極管(SPAD)模組的dToF激光雷達。

有消息稱，安卓手機陣營的幾家大廠預計也將在未來兩(liang) 到三年進入激光雷達的量產(chan) 導入，這意味著包括VCSEL芯片、SPAD等核心部件持續受益於(yu) 規模效應實現成本的快速下降。

這是過去數年，汽車激光雷達行業(ye) 希望看到的一幕。除了下遊需求的釋放（目前，數家汽車製造商已經宣布數款搭載激光雷達的新車計劃），上遊供應鏈的完善以及規模化產(chan) 能釋放有助於(yu) 幫助大幅降低成本。

一、備戰低成本

如今，索尼更進一步，趁勢“殺入”汽車激光雷達行業(ye) 。

事實上，在去年CES展上，該公司發布的首款純電動概念車型（VISION-S）上就亮相了一係列基於(yu) 索尼的成像與(yu) 傳(chuan) 感創新技術，其中就包括自主研發的固態激光雷達。

近日，索尼在國際固態電路大會(hui) （ISSCC）上發布了首款基於(yu) SPAD的dToF汽車遠程激光雷達方案。這套方案的創新之處，在於(yu) 利用CMOS圖像傳(chuan) 感器開發的堆疊結構、銅-銅連接、MEMS（905nm波長）等技術，在上下兩(liang) 層芯片上實現了SPAD時序和測距處理電路架構。

比如，在SPAD（上層芯片）和邏輯電路（下層芯片）堆疊時，通過連接的Cu（銅）焊盤而不是嵌入電極實現連接的TSV（矽穿孔）布線，這種方法可以提高設計的自由度，提高生產(chan) 效率，實現更緊湊的尺寸，同時提高性能。

在SPAD效率指數方麵，索尼通過技術創新實現了對於(yu) 940nm近紅外光的PDE（光子檢測效率）提高到14.2％的水平，是傳(chuan) 統SPAD的3至4倍。

此外，更為(wei) 關(guan) 鍵的是，索尼首次引入了直接測距法（directToF，dToF），直接計算被物體(ti) 反射並返回所需的時間來測量距離，好處是可以實現300米的測距，適用於(yu) 遠程激光雷達方案。

同時，即使是小型的芯片，也能在10μm的像素尺寸下實現約11萬(wan) 有效像素（189×600像素）的高分辨率。這就可以實現以15厘米為(wei) 單位間隔進行高精度測量，測距最遠可達300米，從(cong) 而有助於(yu) 提高激光雷達的檢測和識別性能。

同時，索尼通過光子飛行時間轉換為(wei) 數字值的時間數字轉換器（TDC）和無源淬滅/電路，使每個(ge) 光子在正常情況下的響應速度提高到6ns，滿足高速測距要求。

在車規級方麵，這套獨創的SPAD像素結構，即使在-40℃至125℃的惡劣條件下，也能實現穩定的光子探測效率和響應速度，有助於(yu) 提高激光雷達的可靠性。

一直以來，業(ye) 內(nei) 達成共識的是，低成本的固態激光雷達解決(jue) 方案對於(yu) L3級及以上自動駕駛來說至關(guan) 重要。CMOS集成SPAD陣列也被視為(wei) 最有希望的低成本解決(jue) 方案之一。

作為(wei) 全球CMOS感知技術的另一家巨頭，安森美半導體(ti) 在三年前宣布收購SensL Technologies，這是一家專(zhuan) 為(wei) 汽車、醫療、工業(ye) 和消費市場提供SiPM、SPAD和LiDAR感測產(chan) 品的公司。

過去十幾年時間，SensL公司一直是全球深度傳(chuan) 感技術的領導者，基於(yu) CMOS工藝為(wei) 高性價(jia) 比固態激光雷達方案提供規模效益的可能性，此次收購也是安森美強化ADAS及自動駕駛感知領域市場競爭(zheng) 力的戰略布局之一。

二、供應鏈“助力”

過去，傳(chuan) 統的激光雷達大多數是采用APD（雪崩光電二極管），而單光子雪崩二極管(SPAD)則是工作在擊穿電壓上的APD。這意味著，對於(yu) 極弱光學信號的探測，SPAD是更為(wei) 理想的選擇之一。

而SiPM是由多個(ge) 帶有猝滅電阻的SPAD並聯組成，每個(ge) 單元是獨立的，最終輸出的信號是多個(ge) 像素輸出信號疊加，有幅度變化；如果照射到SiPM的光子數越多，幅度越大。

在進行遠距離探測時，SiPM可實現比其它傳(chuan) 感器更高的信噪比，主要優(you) 點包括高增益，低電壓操作，出色的定時性能，高靈敏度（低至單個(ge) 光子）和對磁場的抵抗力。

此前，SiPM和SPAD工藝已在醫療影像領域有大量應用。按照安森美的說法，相比於(yu) APD技術，采用CMOS工藝，可以達到真正的低成本、低功耗，優(you) 化尺寸等優(you) 勢，可實現激光雷達真正落地。

目前，在全球已經有數家激光雷達公司采用了安森美公司研發的基於(yu) SPAD的矽光電倍增管（SiPM）技術，“在近紅外(NIR)、905nm波長的固態激光雷達係統方案設計上，SiPMs正在迅速取代APDs。”

此外，蘋果使用的是基於(yu) SPAD（單光子雪崩二極管）的dToF技術，而目前市麵上還主要是基於(yu) 普通CMOSPD的iToF技術，兩(liang) 者存在著非常大的差別，是一次全新的技術升級革命。

兩(liang) 年前，索尼公司決(jue) 定將其半導體(ti) 部門更名為(wei) “成像與(yu) 傳(chuan) 感”（Imaging & Sensing），其中傳(chuan) 感部分主要麵向工業(ye) （包括汽車）機器視覺圖像傳(chuan) 感器，這是一個(ge) 高端利基市場。

隨後，索尼拿下了華為(wei) 和三星的iToF傳(chuan) 感器訂單，其次就是蘋果的dToF激光雷達訂單，去年該公司傳(chuan) 感業(ye) 務收入預計超過10億(yi) 美元，整個(ge) 市場規模預計未來幾年將超過100億(yi) 美元。

上遊供應鏈的逐步起量（尤其是巨頭的不斷加碼），也在帶動越來越多的激光雷達公司推出性能更強的產(chan) 品。一家名為(wei) Sense Photonics的公司近日宣布，一款基於(yu) CMOS SPAD（像素超過14萬(wan) ）+VSCELs（940nm）的Flash激光雷達正式亮相，實現200米中遠程探測。

該公司表示，這款全新的技術方案可以消除複雜的運動模糊校正，同時允許像素級，逐幀融合RGB相機數據。首批樣品將於(yu) 今年年中交付客戶，計劃於(yu) 2024年底投產(chan) 。

在高工智能汽車研究院看來，隨著近年來激光雷達核心部件供應商逐步開始啟動產(chan) 能釋放以及對消費級、工業(ye) 級、汽車級幾大市場的樂(le) 觀預期，未來幾年快速降本的趨勢已經非常明確。