激光雷达增量加速，接收端芯片市场格局生变

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）最近笔者去试驾了不少新能源汽车，一个比较有趣的现象是，试驾没有搭载激光雷达的车型，销售都会着重提一句“纯视觉”的技术优势，实际智能驾驶效果跟有激光雷达的车型基本没区别，未来激光雷达会逐渐淘汰；而试驾有搭载激光雷达的车型时，销售就会提到激光雷达的安全性，看得比摄像头更远，还能感知距离，让智能驾驶更加安全。
 
抛开立场来讨论，今年以来乘用车领域的激光雷达搭载量是在持续提高的，今年三季度，速腾聚创车载激光雷达销量超过13万台，同比增长147%；禾赛三季报还未公布，而今年二季度ADAS激光雷达产品全球交付量超过8万台，同比增长76.8%。
 
所以激光雷达至少到目前，还是有增长前景的，出于成本考虑部分性价比车型可能会选择转向纯视觉方案，但中高端车型与激光雷达的配置捆绑，还将会是未来一段时间的主流。那么激光雷达的核心部件，包括发射端和接收端，也意味着继续存在一定的市场空间。
 
激光雷达接收端，SiPM、SPAD、APD都有什么不同？
 
经常拆解激光雷达的朋友应该都知道，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。
 
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。
 
SiPM跟SPAD实际上在物理结构上是类似的，都是由多个SAPD感光单元组合而成的。而实际应用中，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。
 
一般意义上的SPAD，同样是多个SPAD单元组成的阵列。但为了解决强光环境下更加准确的探测，传感器阵列将多个SPAD组成一组使用，比如在一个597*168的SPAD阵列中，将每3*3个SPAD组成一组，那么虽然分辨率降低了，但是提高了单个点检测到的动态范围。同时SPAD在信号处理时，需要将上述的3*3为一组的输出合并成一路，转为数字信号再进行分析。
 
具体到产品上，目前的激光雷达，包括固态的Flash激光雷达等普遍采用SiPM/SPAD，因为905nm光源已经成为目前长距离ToF激光雷达的主流路线，1550nm则会用到APD。
 
日系厂商垄断激光雷达接收端，厂商自研改变格局？
 
当前激光雷达接收端传感器的供应商，几乎是由索尼和滨松垄断，包括索尼的近年推出的IMX459 SPAD传感器，在市场上大获成功，华为192线激光雷达就采用了该款传感器。滨松作为老牌光电大厂，其SiPM产品也早在禾赛、速腾聚创等激光雷达龙头厂商产品上广泛应用。
 
速腾M1上搭载的滨松S15639，分辨率2120像素，像素尺寸25μm，灵敏度波长范围400nm-1000nm。而目前最新量产的Gen4 SiPM S16786系列产品上，滨松采用了更小的像素尺寸，从上一代的25μm缩小至15μm，提升了光子探测效率，优化了噪声参数，还通过了-40℃-125℃的高低温可靠性测试。
 
随着禾赛和速腾聚创在车载激光雷达的崛起，规模起量背景下，降本需求也在推动他们在激光雷达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，禾赛发布的FT120和速腾聚创发布的E1，两款全固态补盲激光雷达都采用了各自自研的SPAD阵列以及SoC集成方案，将SPAD和SoC集成到一颗芯片上。
 
而在当前车载激光雷达市场，速腾和禾赛合计占超过50%的市场份额，这个数字还在不断提高的情况下，未来自研SPAD或会在车载激光雷达上占有更高的比例。
 
另外还有更多国内厂商在布局SPAD/SiPM，包括灵明光子、芯视界、阜时科技、识光芯科等都在投入开发相关芯片产品中。
 
小结：
 
Yole预计，到2029年，激光雷达市场容量将达到36.32亿美元，2023到2029年的复合年均增长率达到38%。激光雷达市场仍在上升通道，随着高阶智驾的渗透，激光雷达核心的接收和发射端都将有更多机会。