灵明光子:对标国际巨头,让中国dToF单光子探测技术不再“缺芯少魂”
栏目:媒体新闻 发布时间:2020-06-29 浏览量: 185
020年3月,苹果(Apple)公司发布了新款平板电脑:iPad Pro,搭载了基于dToF(直接飞行时间法)原理的激光雷达。这对于消费电子产业界来讲无疑是一场强烈的视觉“地震”!

在单芯片上集成SPAD阵列和测距电路的光电探测解决方案,可实现低激光功率下的远距离探测能力,降低整体系统的功耗和成本,以及减小体积。但无论是对设计能力,还是对制造工艺和封装技术,要求都非常高,因此,全球具有上述综合能力的厂商寥寥无几。

据麦姆斯咨询调研,在中国能提供此技术的设计企业可谓凤毛麟角。深圳市灵明光子科技有限公司(以下简称“灵明光子”)是一家专注于为智能硬件所需的深度传感应用设计并制造高效率SPAD芯片的初创企业,成立于2018年5月。灵明光子为激光雷达设计制造的硅光电倍增管(SiPM)已经出货,而面向消费电子应用的dToF单光子成像阵列(SPADIS)于2020年第二季度开始出货。我们联系到灵明光子联合创始人兼首席执行官贾捷阳博士,并邀请其团队在『第二十九届“微言大义”研讨会:激光雷达技术及应用』和『第三十届“微言大义”研讨会:3D视觉技术与应用』两场研讨会上与大家见面。在此之前,麦姆斯咨询采访了贾捷阳博士,以下是采访内容的整理。

麦姆斯咨询:贾博士您好,非常感谢您接受麦姆斯咨询的采访!我们了解到,在灵明光子团队中,不仅创始成员实力雄厚,核心团队也是人才济济。请您先向大家简要介绍灵明光子的团队情况,然后谈谈如何在短时间内吸纳技术和管理背景如此强大的人才并组建团队。

贾捷阳:灵眀光子创始团队由四位海归博士以及美国工程院院士、斯坦福大学电子系教授James Harris组成。其中我、臧凯(董事长兼首席技术官)、李爽(首席开发官)都是James Harris的学生,在共同创立灵眀光子之前曾在斯坦福大学同一实验室共事六年之久。另外一位创始人张超(研发副总裁)毕业于荷兰代尔夫特理工大学,师从SPAD领域宗师级教授Edoardo Charbon。我们在创业前各自都有工作经验:我在Solar Junction和Mojo Vision,臧凯在微软Hololens,李爽在Quantumscape,张超在NVIDIA(英伟达)。我们背景各不相同,但有着同样的创业理念:希望能用自己擅长的技术打造一家有着成为业界龙头潜力的芯片公司。大家最初萌生创业想法是在2016年,很快便确定了以SPAD技术为基础,但用了两年左右时间探索不同的SPAD应用领域,最终在激光雷达以及消费类3D视觉领域找到了机会。2018年,我们共同成立了灵眀光子。

自成立之初,灵眀光子便坚持“学术精英 + 业界老兵”的团队构建方式。虽然对于芯片行业来讲,经验非常重要,但SPAD/dToF这个领域非常新,技术更新非常迅速,我们认为队伍中必须有充足的核心技术掌握者。灵眀光子目前近40名成员中有10名都有着国外一流大学博士学位,覆盖了dToF所有相关技术方向,有着扎实的核心技术根基。同时灵眀光子研发团队大部分成员有着五年以上工作经验,有六名成员工作经验在15年以上,其中包括了来自ams、意法半导体的业界老兵,保证了我们产品的迅速成熟落地。这样的团队构成也注定了灵眀光子产品方向主要着眼于新概念产品和高端产品,以产品研发速度和性能作为公司的核心竞争力,这与很多把进口替代作为主要方向的芯片公司形成了明显区别。

构建这样的团队不只非常考验管理团队的综合能力,更加考验的是整个团队是否有明确的技术思路。吸纳业界老兵加入可以依靠猎头和各种人脉关系,但对学术精英的发掘则需要团队深度了解整个行业的学术发展脉络和先进趋势方向,才能针对性地锁定全球各大高校实验室里的人才。这一方面,由于我们创始团队里的臧凯、张超都是SPAD领域核心技术的引领者,我们团队具有与生俱来的优势。

麦姆斯咨询:单光子探测技术在当前和未来有巨大的发展前景。灵明光子专注于高效率单光子探测芯片的开发,目前面向消费类和汽车类应用分别布局了哪些产品?开发进展如何?

贾捷阳:灵眀光子目前有两条产品线:(1)硅光子倍增管(SiPM),主要面向激光雷达客户,旨在取代目前在各种激光雷达上广泛采用的雪崩光电二极管(APD);(2)单光子图像传感器(SPADIS),主要面向消费电子客户,也就是业界俗称的“dToF”芯片,未来会逐渐替代现在已经普及的“iToF”芯片。灵眀光子已经有成熟的量产型SiPM产品,包括了单点和线阵等不同形态,同时主要参数已经达到了业界领先水平,目前已有多家激光雷达客户正在采购或评测。SPADIS已经小范围开放demo(演示),并向主要客户开始供样,当前主要满足客户的dToF技术验证需要,将结合客户需求在2021年推出量产型产品。

这里强调一点:SiPM可适用于各种不同形态的激光雷达,并不仅局限于车载应用。灵眀光子SiPM同样可以满足包括用于扫地机器人在内的各种非车载激光雷达的需求,并且有多家非车载客户正在积极评测。

麦姆斯咨询:若要将硅光电培增管(SiPM)应用于汽车激光雷达,符合车规级标准是“敲门砖”。灵明光子在设计、制造、封装、测试以及认证等各个环节如何保证SiPM满足车规级要求?

贾捷阳:一般我们所说的“车规”包括了ISO9000、TS16949和AECQ三项认证。灵眀光子SiPM产品的合作代工厂均有TS16949认证,并且我们将于今年年内认证ISO9000。至于AECQ认证,我们更倾向于与车载激光雷达客户深度合作,待客户确定具体产品需求之后再进行针对性的认证工作。如前所述,灵眀光子的SiPM也有不少非车载应用客户,因此我们并不需要让每一款产品都通过车规认证。即便如此,灵眀光子极为重视SiPM测量与校准,并已做了大量的工作。我们拥有自主、完整的参数测量和可靠性实验能力,满足客户对产品性能和可靠性的需要。

麦姆斯咨询:目前SiPM核心技术主要掌握在国外几家大厂手中,如安森美(收购SensL)、滨松、Princeton Lightwave等,并且已与汽车激光雷达厂商开展了深度合作。作为一家初创企业,灵明光子会采用何种战略打入汽车激光雷达产业链?你们的技术优势有哪些?

贾捷阳:汽车激光雷达当前仍然处于早期发展阶段。不论是汽车厂商对于激光雷达系统的需求,还是激光雷达厂商对于零部件的需求,都有三个主要特点:需求变化快、对性能敏感、供应链安全需求迫切。因此我们认为只要我们产品性能足够先进,这个领域反而能成为我们很好的机会:(1)首先,作为初创公司,我们迭代速度快、定制灵活性高,能够满足客户需求;(2)其次,比起产品单价,客户更在乎性能或全系统成本,使得我们有利润空间;(3)同时,我们作为国内目前唯一一家有量产能力的SiPM供应商,在增强国内客户供应链安全方面有先天性优势。当然,以上结论的前提是我们在技术上足够领先。目前,灵眀光子采用光子捕捉技术的SiPM已经成功量产,905nm PDE(光子探测效率)达到了15%以上,高于OnSemi(安森美)同类型货架产品,此外DCR(低暗计数率)、Recovery time(恢复时间)等参数也大幅度领先。我们也观察到,灵明光子的产品对于大多数已经采用国外竞品的客户来讲,依然具有充足的吸引力。

麦姆斯咨询:针对市售SPAD组件在近
红外波段(850~1000nm)光子探测效率(PDE)不足的问题,灵明光子有什么独特的解决方案?PDE可以达到多少?

贾捷阳:灵眀光子的核心技术之一就是能够大幅度提升PDE的光子捕捉技术。这项技术的原理说起来十分简单,便是让进入器件的光子不再是以单一路径通过器件光敏区域,而是在器件上下表面之间形成一定的谐振,大大增强了器件对光的吸收。但其工程实现非常复杂,需要攻克三大难题:一是复杂的纳米光学设计以实现大幅度的PDE提升;二是围绕着光子捕捉对整个器件电学结构重新进行创新式设计,能最大发挥出光子捕捉技术的核心优势的同时,同时避免影响低暗计数率、恢复时间等其它参数;三是工艺设计,需要让全新设计的器件能够与CMOS工艺兼容。

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