電子發燒友網報道（文/梁浩斌）上周我們報道了一款新推出的激光雷達ASIC方案，值得關注的是該方案中與ASIC搭配的傳感器均選擇了SiPM。當然從成本的角度來看，作為第三方的激光雷達ASIC方案，SiPM對于目前主流200線以內的激光雷達更具優勢，這是從產品定義的角度考慮。

而從行業的趨勢來看，像禾賽、速騰聚創等頭部廠商聚焦數字化激光雷達的路線表明，SPAD正在取代SiPM成為激光雷達的接收端傳感器。

SiPM、SPAD有什么區別？

目前市面上的車載激光雷達主要接收芯片是APD（雪崩光電二極管）和SPAD（單光子雪崩二極管）/SiPM（硅光電倍增管），比如圖達通Falcon激光雷達接收部分采用了4個APD；速騰聚創M1上用的是來自濱松的SiPM。

首先我們要知道，二極管雖然具有單向導電的特性，但在反向電壓較大的情況下，也能讓二極管擊穿。APD是在光電二極管的基礎上，施加一定的反向電壓，令光電二極管只需要少量的光子輸入就能夠誘發二極管的雪崩擊穿，反向電流急劇增大，實現高靈敏度的光子探測。

不過，由于APD的靈敏度和抗干擾性相比SPAD以及SiPM更低，所以目前新的激光雷達逐漸不再選擇APD作為接收器。

SPAD則是在APD的基礎上，直接在光電二極管上施加反向電壓使其處于擊穿狀態，這個時候最少只需要一個光子擊中光電二極管中的電子，就能誘發“雪崩擊穿”。因此相比APD，SPAD靈敏度更高，可以實現單個光子的探測，所以也形象稱之為“單光子雪崩二極管”。

一般說激光雷達SPAD的時候，是指SPAD陣列，也被稱為SPADs，即接收器是由多個SPAD單元組成的陣列直接輸出數字信號。所以使用SPAD陣列作為接收器的激光雷達，會有廠商將其宣傳為數字激光雷達。

SiPM跟SPAD陣列實際上在物理結構上是類似的，都是由多個SAPD感光單元組合而成。但實際應用的傳感器中，SiPM由多個SPAD并聯而成，最終輸出帶有動態分辨能力的模擬信號，即通過發生雪崩的SPAD數量來判斷輸入光子的強度。

在激光雷達中，還需要通過一系列外部的模擬信號處理電路，對SiPM輸出的信號轉換成數字信號，再輸出至ASIC或是FPGA、SoC等主控芯片進行處理。

因此，我們可以認為，SiPM跟SPAD陣列的區別，就是SiPM輸出的是模擬信號，而SPAD陣列輸出的是數字信號。

SPAD的應用趨勢

Yole在最新的報告中統計到，在2018年，全球所有激光雷達產品中接收器均采用APD；到了2024年，激光雷達接收器市場出現了巨大的變化，SiPM成為主流，占比高達69%，SPAD在2024年嶄露頭角，占比18%，而APD占比下降至13%。

在2024年，SPAD僅由華為的激光雷達產品使用，而激光雷達市場份額最大的玩家，禾賽和速騰聚創，車載激光雷達均采用SiPM。APD的份額主要是由于像采用1550nm光源的圖達通Seyond，以及法雷奧的老款激光雷達產品還在使用。

在yole的估算中，預計到2030年，SPAD在車載激光雷達市場中份額將提升至33%，SiPM下降至61%，APD份額則進一步縮小至6%。2035年，SPAD占比將達到49%，超越SiPM的48%份額，而APD繼續下降至3%。

不過，也有不少業內人士認為，SPAD替代SiPM的進程會比yole預測的更快。

由于車規SPAD陣列接收器芯片，目前有能力量產的廠商不多，產品選擇也不多。華為率先在其192線遠距激光雷達中采用了索尼IMX459 車規級SPAD傳感器，值得一提的是速騰聚創在今年推出的數字化激光雷達EMX同樣是192線，官方資料中顯示其采用SPAD-SoC芯片，其中的SPAD或許也是IMX459。

其實從近一年各家激光雷達大廠推出的產品來看，SPAD的技術趨勢確實已經基本確定，像速騰聚創在今年陸續推出的EMX、EM4等長距激光雷達，圖達通靈雀E2主視雷達，均采用SPAD-SoC的方案。禾賽也在持續布局SPAD技術，自研了3D堆疊SPAD面陣探測器，將應用到下一代車載遠距激光雷達上。

另一個SPAD大量應用到的產品是短距的補盲雷達，比如禾賽的FT120、FTX，速騰聚創的E1，圖達通的靈雀E2等。補盲激光雷達由于對探測距離要求較低，對小體積要求較高，因此多數采用Flash的純固態方案。

對于純固態的Flash激光雷達而言，分辨率取決于發射端激光功率和發散角，以及接收端的傳感器像素量，因為單位面積能夠提供更多的像素，所以SPAD陣列成為Flash激光雷達的統一選擇。

可以預見的是，未來激光雷達數字化的趨勢下，SPAD將會迅速席卷激光雷達市場，這也將會帶來非常大的機會。除了頭部廠商選擇自研之外，還有更多的國內芯片廠商在布局SPAD產品，包括靈明光子、芯視界、阜時科技、識光芯科等都在開發車規產品。

當然索尼在SPAD領域起步較早，尤其是車規產品上仍具備很大優勢。幾天前索尼發布了IMX459的下一代產品IMX 479，毫無疑問這也會是接下來一些高端車載激光雷達的選擇。