微訪談：靈明光子聯合創始人兼首席執行官賈捷陽

采訪背景：2020年3月，蘋果（Apple）公司發布了新款平板電腦：iPad Pro，搭載了基于dToF（直接飛行時間法）原理的激光雷達。這對于消費電子產業界來講無疑是一場強烈的視覺“地震”！而“震中”則是索尼（Sony）為蘋果定制生產的dToF傳感器，其基于SPAD（單光子雪崩光電二極管）陣列，分辨率達到3萬像素，相比意法半導體（STMicroelectronics，以下簡稱STM）的256像素和艾邁斯半導體（ams）的128像素，直接將dToF傳感器功能從“簡單測距”跨越至“距離成像”！

蘋果新款iPad Pro激光雷達中的SPAD探測器、VCSEL及其驅動芯片

在單芯片上集成SPAD陣列和測距電路的光電探測解決方案，可實現低激光功率下的遠距離探測能力，降低整體系統的功耗和成本，以及減小體積。但無論是對設計能力，還是對制造工藝和封裝技術，要求都非常高，因此，全球具有上述綜合能力的廠商寥寥無幾。

據麥姆斯咨詢調研，在中國能提供此技術的設計企業可謂鳳毛麟角。深圳市靈明光子科技有限公司（以下簡稱“靈明光子”）是一家專注于為智能硬件所需的深度傳感應用設計并制造高效率SPAD芯片的初創企業，成立于2018年5月。靈明光子為激光雷達設計制造的硅光電倍增管（SiPM）已經出貨，而面向消費電子應用的dToF單光子成像陣列（SPADIS）于2020年第二季度開始出貨。我們聯系到靈明光子聯合創始人兼首席執行官賈捷陽博士，并邀請其團隊在『第二十九屆“微言大義”研討會：激光雷達技術及應用』和『第三十屆“微言大義”研討會：3D視覺技術與應用』兩場研討會上與大家見面。在此之前，麥姆斯咨詢采訪了賈捷陽博士，以下是采訪內容的整理。

麥姆斯咨詢：賈博士您好，非常感謝您接受麥姆斯咨詢的采訪！我們了解到，在靈明光子團隊中，不僅創始成員實力雄厚，核心團隊也是人才濟濟。請您先向大家簡要介紹靈明光子的團隊情況，然后談談如何在短時間內吸納技術和管理背景如此強大的人才并組建團隊。

賈捷陽：靈眀光子創始團隊由四位海歸博士以及美國工程院院士、斯坦福大學電子系教授James Harris組成。其中我、臧凱（董事長兼首席技術官）、李爽（首席開發官）都是James Harris的學生，在共同創立靈眀光子之前曾在斯坦福大學同一實驗室共事六年之久。另外一位創始人張超（研發副總裁）畢業于荷蘭代爾夫特理工大學，師從SPAD領域宗師級教授Edoardo Charbon。我們在創業前各自都有工作經驗：我在Solar Junction和Mojo Vision，臧凱在微軟Hololens，李爽在Quantumscape，張超在NVIDIA（英偉達）。我們背景各不相同，但有著同樣的創業理念：希望能用自己擅長的技術打造一家有著成為業界龍頭潛力的芯片公司。大家最初萌生創業想法是在2016年，很快便確定了以SPAD技術為基礎，但用了兩年左右時間探索不同的SPAD應用領域，最終在激光雷達以及消費類3D視覺領域找到了機會。2018年，我們共同成立了靈眀光子。

靈明光子核心團隊成員合影

自成立之初，靈眀光子便堅持“學術精英 + 業界老兵”的團隊構建方式。雖然對于芯片行業來講，經驗非常重要，但SPAD/dToF這個領域非常新，技術更新非常迅速，我們認為隊伍中必須有充足的核心技術掌握者。靈眀光子目前近40名成員中有10名都有著國外一流大學博士學位，覆蓋了dToF所有相關技術方向，有著扎實的核心技術根基。同時靈眀光子研發團隊大部分成員有著五年以上工作經驗，有六名成員工作經驗在15年以上，其中包括了來自ams、意法半導體的業界老兵，保證了我們產品的迅速成熟落地。這樣的團隊構成也注定了靈眀光子產品方向主要著眼于新概念產品和高端產品，以產品研發速度和性能作為公司的核心競爭力，這與很多把進口替代作為主要方向的芯片公司形成了明顯區別。

構建這樣的團隊不只非常考驗管理團隊的綜合能力，更加考驗的是整個團隊是否有明確的技術思路。吸納業界老兵加入可以依靠獵頭和各種人脈關系，但對學術精英的發掘則需要團隊深度了解整個行業的學術發展脈絡和先進趨勢方向，才能針對性地鎖定全球各大高校實驗室里的人才。這一方面，由于我們創始團隊里的臧凱、張超都是SPAD領域核心技術的引領者，我們團隊具有與生俱來的優勢。

麥姆斯咨詢：單光子探測技術在當前和未來有巨大的發展前景。靈明光子專注于高效率單光子探測芯片的開發，目前面向消費類和汽車類應用分別布局了哪些產品？開發進展如何？

賈捷陽：靈眀光子目前有兩條產品線：（1）硅光子倍增管（SiPM），主要面向激光雷達客戶，旨在取代目前在各種激光雷達上廣泛采用的雪崩光電二極管（APD）；（2）單光子圖像傳感器（SPADIS），主要面向消費電子客戶，也就是業界俗稱的“dToF”芯片，未來會逐漸替代現在已經普及的“iToF”芯片。靈眀光子已經有成熟的量產型SiPM產品，包括了單點和線陣等不同形態，同時主要參數已經達到了業界領先水平，目前已有多家激光雷達客戶正在采購或評測。SPADIS已經小范圍開放demo（演示），并向主要客戶開始供樣，當前主要滿足客戶的dToF技術驗證需要，將結合客戶需求在2021年推出量產型產品。

靈明光子打造基于SPAD技術的兩大產品線：SiPM和SPADIS

這里強調一點：SiPM可適用于各種不同形態的激光雷達，并不僅局限于車載應用。靈眀光子SiPM同樣可以滿足包括用于掃地機器人在內的各種非車載激光雷達的需求，并且有多家非車載客戶正在積極評測。

麥姆斯咨詢：若要將硅光電培增管（SiPM）應用于汽車激光雷達，符合車規級標準是“敲門磚”。靈明光子在設計、制造、封裝、測試以及認證等各個環節如何保證SiPM滿足車規級要求？

賈捷陽：一般我們所說的“車規”包括了ISO9000、TS16949和AECQ三項認證。靈眀光子SiPM產品的合作代工廠均有TS16949認證，并且我們將于今年年內認證ISO9000。至于AECQ認證，我們更傾向于與車載激光雷達客戶深度合作，待客戶確定具體產品需求之后再進行針對性的認證工作。如前所述，靈眀光子的SiPM也有不少非車載應用客戶，因此我們并不需要讓每一款產品都通過車規認證。即便如此，靈眀光子極為重視SiPM測量與校準，并已做了大量的工作。我們擁有自主、完整的參數測量和可靠性實驗能力，滿足客戶對產品性能和可靠性的需要。

麥姆斯咨詢：目前SiPM核心技術主要掌握在國外幾家大廠手中，如安森美（收購SensL）、濱松、Princeton Lightwave等，并且已與汽車激光雷達廠商開展了深度合作。作為一家初創企業，靈明光子會采用何種戰略打入汽車激光雷達產業鏈？你們的技術優勢有哪些？

賈捷陽：汽車激光雷達當前仍然處于早期發展階段。不論是汽車廠商對于激光雷達系統的需求，還是激光雷達廠商對于零部件的需求，都有三個主要特點：需求變化快、對性能敏感、供應鏈安全需求迫切。因此我們認為只要我們產品性能足夠先進，這個領域反而能成為我們很好的機會：（1）首先，作為初創公司，我們迭代速度快、定制靈活性高，能夠滿足客戶需求；（2）其次，比起產品單價，客戶更在乎性能或全系統成本，使得我們有利潤空間；（3）同時，我們作為國內目前唯一一家有量產能力的SiPM供應商，在增強國內客戶供應鏈安全方面有先天性優勢。當然，以上結論的前提是我們在技術上足夠領先。目前，靈眀光子采用光子捕捉技術的SiPM已經成功量產，905nm PDE（光子探測效率）達到了15%以上，高于OnSemi（安森美）同類型貨架產品，此外DCR（低暗計數率）、Recovery time（恢復時間）等參數也大幅度領先。我們也觀察到，靈明光子的產品對于大多數已經采用國外競品的客戶來講，依然具有充足的吸引力。

靈眀光子SiPM實物圖及性能對比。公司現有單點及1x16兩個規格的產品，與市場上當前出貨量最大的安森美RB10020相比，各方面性能都有大幅度提升。

麥姆斯咨詢：針對市售SPAD組件在近紅外波段（850~1000nm）光子探測效率（PDE）不足的問題，靈明光子有什么獨特的解決方案？PDE可以達到多少？

賈捷陽：靈眀光子的核心技術之一就是能夠大幅度提升PDE的光子捕捉技術。這項技術的原理說起來十分簡單，便是讓進入器件的光子不再是以單一路徑通過器件光敏區域，而是在器件上下表面之間形成一定的諧振，大大增強了器件對光的吸收。但其工程實現非常復雜，需要攻克三大難題：一是復雜的納米光學設計以實現大幅度的PDE提升；二是圍繞著光子捕捉對整個器件電學結構重新進行創新式設計，能最大發揮出光子捕捉技術的核心優勢的同時，同時避免影響低暗計數率、恢復時間等其它參數；三是工藝設計，需要讓全新設計的器件能夠與CMOS工藝兼容。

能提升PDE的光子捕捉技術的器件結構示意圖

我們團隊不僅有著扎實的學術積累（這項工作最有影響力的學術成果則由臧凱發表在《自然·通訊》，論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-017-00733-y），并且有著一般芯片公司不具備的全堆棧器件和工藝設計能力，因此能在相對短的時間內解決上述三個問題。在公司成立不到兩年的時間內，靈眀光子出貨的第三代量產SiPM已經實現15%以上的可用PDE，超過歐美公司經過十多年打磨出的產品性能。而我們的實驗室研發樣片的PDE已經超過了20%，這也是靈眀光子下一代產品希望實現的目標。

麥姆斯咨詢：dToF方案的優勢深受3D視覺業界認可。iToF（間接飛行時間法）方案所需光電探測器可采用基于CCD和CMOS圖像傳感器制造工藝實現，但基于SPAD的單芯片集成解決方案實現難度很高，實現大陣列的難度也非常高。這主要受限于哪些因素？請您向大家進行詳細講解，謝謝！

賈捷陽：SPAD芯片實現大陣列的技術難點有很多，總體來說還是由于產品太新、設計和工藝都有待成熟而導致的。這其中有器件物理層面的問題，比如提升小像素的PDE；有電路設計方面的問題，比如TDC（時間數字轉換器）如何設計、數據如何高效傳出；也有工藝工程方面的問題，比如散熱。

目前最直觀的兩個問題：其一是TDC等電路部分占用面積過大，如果陣列較大的話電路部分會占用太多芯片面積，也造成走線和信號讀出方面的困難；其二是dToF直方圖數據量太大，如果想減少數據量則必須增加片上DSP（數字信號處理），這又帶來了芯片面積的壓力。隨著時間的推移，整個業界對于dToF量產產品的設計、生產、使用的經驗不斷增加，我們認為上述問題都會逐漸得到解決。CMOS圖像傳感器（CIS）也是經歷了一個漫長的分辨率爬坡過程才到達今天的“億像素”級別，iToF傳感器由于采用了大量CIS成熟工藝，大大縮短了這一過程。但是dToF傳感器由于電路和工藝與CIS相關性很小，因此不得不重新開始分辨率爬坡過程。我們認為dToF陣列規模提升最重要的一個轉折點是3D堆疊工藝的采用。3D堆疊能大幅節省芯片面積，同時也使SPAD和電路可以采用不同的工藝節點，幫助實現高速DSP。采用3D堆疊后dToF芯片有望實現超過iToF的陣列規模。

SPAD陣列：從2D集成到3D集成

麥姆斯咨詢：您認為未來智能手機采用的ToF技術會如何發展？是dToF逐步取代iToF，還是雙方“勢均力敵”？

賈捷陽：單從技術方面看，dToF取代iToF存在很強的邏輯必然性。現在iToF實際應用中暴露出三個自身難以解決的問題：一是全系統能耗太大（因為采用連續波或寬脈沖激光），二是準度易受干擾（如透明物體干擾、多光路干擾、反射率對比度干擾），三是抗環境光能力差限制了戶外應用。這三個問題顯著限制了iToF的應用。而dToF則從根本上解決了以上三個問題，實際應用的性能天花板要遠高于iToF。然而任何一項新技術的發展都不只取決于技術原理，產業鏈的成熟度、全產業鏈成本、可靠性等因素以及市場的宏觀局勢都會影響技術演進。當前的dToF產業鏈成熟度尚不如iToF，因此未來dToF是否取代iToF會取決于很多因素。3D ToF的應用場景非常多，對于某些特定應用場景，iToF跟dToF也會各自有一些優勢。

麥姆斯咨詢：請您評價索尼為蘋果新款iPad Pro激光雷達所定制的SPAD探測器，它有哪些亮點？

賈捷陽：我們不方便評價我們競爭對手的產品。但我可以評論的是，iPad Pro的dToF模組全套方案非常精妙，專門為手機等移動設備AR（增強現實）和3D建模應用設計，對整個業界有很好的指導意義。我們分析iPad Pro的方案要從整體系統角度看待，而不應只關注SPAD這一個元件。

麥姆斯咨詢：傳言蘋果新款iPad Pro激光雷達也會用于2020年即將發布的iPhone 12 Pro Max。消費電子市場空間巨大，蘋果這項應用為dToF產業鏈帶來了哪些訊息？靈明光子是否已經準備好迎接dToF時代的開啟？

賈捷陽：首先，我們無法回應其它廠家未經證實的產品消息。我們的產品規劃是基于自己的市場和技術分析而非業界傳聞，相信其它dToF友商也是如此。我們相信對于手機而言，dToF技術的核心價值在于其根本性地改善了手機的3D傳感能力，使其能耗、抗環境光能力和精準度達到了AR大規模應用于手機、平板電腦以及AR眼鏡等所需的水平。就像手機生物識別技術賦能了移動支付一樣，dToF也會促使手機3D技術賦能手機AR應用市場。因此，靈眀光子不僅要在dToF產品研發進度上保持領先位置，更要建立從芯片/器件到系統再到消費者的全價值鏈的深入了解。我們有信心能在最短的時間讓我們的dToF產品找到3D傳感市場中最長遠的一條價值鏈，并成為其中最堅固的一環。

靈眀光子SPADIS芯片及dToF模組

麥姆斯咨詢：智能手機等消費類產品對價格非常敏感。該產業鏈上下游廠商在追逐性能達標的同時，必須保證成本合理且具有持續下降的空間。對此，作為一家無晶圓廠（fabless）設計公司，靈明光子將如何管理供應鏈，以滿足消費電子市場所追求的高性價比產品？

賈捷陽：雖然我們是Fabless公司，但我們有自己全堆棧的SPAD工藝設計能力，我們在與代工廠合作方面有著其他Fabless公司不具備的優勢。我們在封裝以及模組方面選擇與頭部模組封裝公司進行深度合作，依靠他們的成熟量產資源控制模組產品的成本，我們則把更多精力集中在芯片本身的性能和質量上。我們也會跟客戶和合作伙伴一起打造dToF應用算法，發揮出我們芯片的優勢。

麥姆斯咨詢：中美貿易戰愈演愈烈，是否會對靈明光子造成負面影響？你們已經提前采取哪些措施以減少或規避中美貿易戰對靈明光子業務的影響？

賈捷陽：靈眀光子高度重視合規工作。由于公司2018年正式開始運營時，中美貿易戰已經開始，我們從成立之日起便對公司各項涉及合規和知識產權的工作做了最高等級的規范，目前核心知識產權跟技術都是歸屬于深圳靈明光子。因此，當前中美貿易戰的加劇對公司運營并沒有直接負面影響。

麥姆斯咨詢：您對靈明光子未來五年的發展目標和規劃有何設想？

賈捷陽：首先我們要在產品性能和質量上全面超越OnSemi、ams、意法半導體等國外競爭對手，給客戶交付性能最優、質量最好的SPAD芯片產品。這是靈眀光子創立以來的核心價值。其次我們要建立起一支能夠支持公司持續創新并持續攻克業界尖端問題的團隊。借此我們也希望能夠推動SPAD、dToF整個領域的進步，逐漸成為行業趨勢的引領者。

麥姆斯咨詢：近期靈明光子是否有融資計劃？如有，請談談資金的用途。

賈捷陽：目前靈眀光子財務狀況比較健康，不過由于手機dToF產品研發進入了發力期，我們近期擬開啟新一輪融資以加速手機產品研發和客戶design-in（設計導入）的過程。融資的資金將主要用于研發和產品化（包括流片）。

麥姆斯咨詢：今年很榮幸邀請到靈明光子在『第二十九屆“微言大義”研討會：激光雷達技術及應用』和『第三十屆“微言大義”研討會：3D視覺技術與應用』兩場研討會上分享車載激光雷達和消費電子應用的單光子光電探測技術。此時，您想向觀眾說些什么呢？

賈捷陽：從激光雷達到3D實時成像，都代表了市場對深度感知技術的渴望。從學術界到工程界，在過去近百年時間內不斷嘗試，尋求突破，最終在今天，我們看到了一種極具潛力的技術方向——dToF。盡管針對單光子技術和dToF方案還存在很多不足，但是我們有信心通過我們和客戶的共同努力，一起推動這項技術的最終落地。在此過程中，我們有能力為我們的合作伙伴提供業界最領先的技術和產品，同時也能夠實現靈明光子的愿景：中國的芯片產業不再缺芯少魂！我們掌握核心技術，我們鍛造“中國芯”。我們作為一家中國的芯片企業，可以為人類的智能未來創造慧眼。