由中國科學技術協會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局聯合主辦的第四屆世界新能源汽車大會（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相結合的方式召開。其中，北京會場位于北京經濟技術開發區的亦創國際會展中心。

大會由中國汽車工程學會等單位承辦，將以“碳中和愿景下的全面電動化與全球合作”為主題，邀請全球各國政產學研界代表展開研討。本次大會將包含20多場會議、13,000平米技術展覽及多場同期活動，200多名政府高層領導、海外機構官員、全球企業領袖、院士及行業專家等出席大會發表演講。

其中，在8月26日下午舉辦的技術研討論壇“車規級芯片技術突破與產業化發展”上，靈明光子CEO臧凱發表精彩演講。

以下內容為現場演講實錄：

大家好，今天很榮幸受邀分享靈明光子的進展。我們匯報主要的話題就是SPAD dToF的測量方法，是未來數字化社會的慧眼。在這里我們將聚焦于分析這個測距的方法是如何助力汽車與消費傳感的相輔相成。

首先，我們先給大家介紹一下dToF。dToF是一種深度測量的方式，相比于超聲波和毫米波來說，這是汽車上特別廣泛使用的測距方式。但是這兩種方法它的波長比較長，所以很難做到物體精確的建模。真正想要知道精確的情況和距離或者定位的時候，我們需要光學的波段。在這里有幾種不同方法，其中一個是采用類似人眼和動物視眼，它的連接非常簡單，但是往往只能測，只能識別前后測距，非常難以實現精準的測距。對于結構光來說，最早應用在蘋果手機的FaceID上，它現在用于人臉識別和智能解鎖。真正能夠實現平常說的3D成像，方方面面其中包括測距、定位和建模，這就是我們常說的飛行時間法，它具體分成兩種方式，一種方式是間接飛行時間法，被稱為iToF，還有一種方式被稱為直接飛行時間法，被稱為dToF。間接飛行時間法的工作原理接近于攝像頭，發出了連續波，采用的是識別波發射和接收之后相位差，從而間接推算出物體距離。但是直接飛行時間法，方法是比較簡單粗暴，發出的是廣的脈沖光，接受的也是脈沖光，從而計算光在飛行中的時間。所以說相對于iToF來說，dToF的方法更直接，當然它所帶來的技術挑戰也更難。

從業界來說，其實dToF目前是最尖端的技術趨勢，首先在蘋果手機和iPad、iPhone12、iPhone13Pro和Pro Max系列，搭載了基于SPAD dToF芯片，包括手機，包括未來的AR、VR、虛擬現實、增強現實等等應用。另外一點，單光子的奇跡，相對于MOSFET的激光雷達也逐漸推向了市場，索尼采用3D堆疊技術，從而實現了低成本、高性能的遠距離車載固態激光。我們可以看到對于行業的領頭公司來說，無論是蘋果還是索尼，分別都在以消費類和汽車為代表進行布局。

這里我們簡單介紹一下SPAD和dToF直接飛行法的工作原理，一般來說，傳統的探測器受到一個光脈沖，電學信號和光學信號是一致的，或者比較接近的。但是單光子的探測器工作原理不是這樣，對于單光子來說如蘋果手機，任何一個測量象素距離，需要打出20萬次光脈沖，在每個周期里，所打出的光脈沖里接收的時候，周期里只出發一次。但是每次出發，我們都會把出發時間和真正位置記錄下來，我們稱為時間沖。當重復20萬次之后，逐漸把脈沖時間作直方圖，這個圖其實體現的是接收端所接收到的光學信號。從這里可以看到，單光子的任何一個信號技術是非常大的，可以說在任何一個像素成為統計直方圖，就需要20萬個18比特或者更高的比特數，所以它實際的數據量是iToF或者其他SAS攝像頭的100倍-1000倍乃至上萬倍左右。但是，這種統計直方圖給我們帶來很大的統計，所以我們不光知道目標物體的飛行時間在哪里，同時我們也知道在物體之前是否存在透明物體。比如說像手機上的玻璃改版或者激光雷達的玻璃保護殼，也同時知道鏡頭是否有臟污。同時，我們也知道在視野范圍之內，像素之內有其他的干擾，同時我們也能精確知道環境光的噪聲是多少。

所以，在這里我們希望做簡單的舉例，比如這里采用商用的對iToF和dToF里芯片，首先我們工程師出一張紙，旨意棋盤格的時候，按道理來說應該是平面，成dToF展示，但是iToF上會出現棋盤圖的效應，體現在這個紙面上高起伏，所以這點對實際物體的測量有一定影響。同時剛才也提到多路徑干擾的問題，在右側的實驗里，我們所展示的就是iToF放在桌子上，工程師的物質從來沒有發生變化，但是把黑紙抽走的時候，由于iToF受到多路徑的干擾，測量到工程師的位置發生了巨大變化，但是對于dToF來說就沒有這個問題。所以從這個角度來說，dToF可以比iToF具有更準確的測量效果。

那么在這里，不管對于何種的測試方式，不管對于單點或者散點或者大面陣或者掃描成像的介質，dToF都是可以兼顧。基于剛才的展示和工作原理的介紹，我們對iToF和dToF做了一些簡單的對比，其中，dToF代表功耗低、標準高的特點，同時，因為它對微弱信號非常敏感，在室外強光下，可以做到更好的戶外測距。剛才也展示了，iToF受到多路徑干擾，所以在這幾點dToF相比iToF來說更準確測量外界據點。但是這也就意味一旦任何一家公司突破了這些系統和芯片上的技術護城河，就意味著有非常大的技術壁壘。我們靈明光子也希望成為dToF的領導者，對iToF來說技術發展成熟，和攝像頭比較結合，所以索尼是占據了市面上大部分的占有率。

在這里，我們也想介紹一下剛才提到了以索尼為代表的各個芯片廠商，在積極利用SPAD技術在激光雷達上。dToF在車上到底有什么應用？這里做了一個簡單的概括，其中激光雷達方面，我們認為室外的包括兩個維度，既包括能夠看到150米-600米遠距離的激光雷達，也包括近距離周圍的360環視的激光雷達。在車內，提到駕駛員監控系統或者智能交互是不是識別的，這些都是dToF大面陣的傳感器所能夠給予市場的。

在這里，我們也針對車上激光雷達做了簡單的概括，首先典型的后裝的LiDar布局，由于對于日常公司運營來說，安全事故是非常重要的考核標準，一定盡可能避免任何安全問題。所以這樣的公司采用的激光雷達方案是機械旋轉的360激光雷達，需要的要求是能看到越遠越好，對應的車周圍的一圈激光，就要求比較低，要求10米以上或者用攝像頭能監視就好。對于國產的乘用車來說，可以說它的前裝激光雷達的布局不是完全一樣的思路，首先針對遠距離的激光雷達，那么它的實際應用距離對于國產乘用車來說，一般是大概是在150m-300m范圍。那么對于車周圍來說，同樣也要有一圈360激光雷達，以測向沖撞雷達。

我們對于激光雷達的不同場景做了分類，對實際使用場景中堵車環節下，朝前看的激光雷達，以及在智能泊車周圍360的障礙雷達，和市內交通內出現的拐彎，防止外賣小哥沖撞的情況，方方面面在考驗車的遠距離激光雷達和周圍360障礙雷達匹配。還有幾種情況，自然就是以遠距離激光雷達為主，同時側向激光雷達并道和并線。郊區路面是更復雜的環境，可以看到基于dToF的激光雷達，不管是高速應用場景還是中低速的應用場景，都可以幫助智能汽車做的更加智能。

所以，未來不管是電動車還有汽油車，整體朝向智能駕駛、自動駕駛的領域或者輔助駕駛的領域，我們會認為車載雷達會實現3個。FMCW方式基于150的波段，往往能夠看到更遠，比如遠距離看到300m-600m左右。在這種使用場景下，成本也相對來說更高，所以高成本對應高性能。我們的看法是基于FMCW的激光雷達，最后其實是一個是針對歐美高速無限速的使用。另外一個是基于大型的卡車，因為剎車更強，對安全性的要求更高，在這種情況下進行使用，當然它的成本也相對來說要更高很多，對應體現的是把混合固態雷達，有兩種是SiPM-MEMS旋轉鏡為主的，類似寶馬的方案，但是不管哪種方案，半固態激光雷達的方案，我們認為在中短期國產乘用車遠距離方案，距離是1維和2維，掃描整個市場，同時接受器是單光子，工作原理也是基于iToF的原理。

對于純固態的方案來說，這里不存在任何掃描器件，發射端是SPADIS-VCSEL方案，在這種情況，我們認為純固態的使用場景下固然可以會實現200m以上測距，但是主要的距離還是在30-50m左右。所以對國產乘用車來說，遠距離激光雷達是基于半固態旋轉鏡+MEMES的方案。對于純固態的方案來說，更適合做360防避障激光雷達的事情。當然，大家可以可能會說對車載激光雷達從一個產品的想法，到最后能夠實現量產車需要兩年時間。在這個過程中對于任何一個創業公司或者對于任何一個團隊來說都是巨大的考驗。但是我們可以說，針對基于單光子的dToF，除了車載激光雷達領域在很多領域有應用。其中剛才提到的激光雷達、智能座艙之外，在工業類、物流以及消費類場景中也同樣應用。其中，單大面陣所呈現的3D直接的影像、抗強環境光的能力，除了幫助智能制造、工業制造，從而推動現在的XR、VR虛擬現實的融合。因為在未來的消費類領域，也越來越多的需要進行3D數據采集，從而實現3D直播或者更多3D世界的人機交互。

在這里，我們也想介紹一下靈明光子，我們是一家之樂于用先進的單光子SPAD技術，為手機和激光雷達開發高性能dToF3D傳感器芯片。到目前為止已經成立了4年多時間，總部在深圳，在上海張江有辦公室，有100名員工。

剛才介紹了基于SPAD+芯片在車上方方面面應用，在這里我們也希望介紹一下靈明光子的三大產品線，靈明光子最知名的3D堆疊SPAD芯片，我們是在去年7月份推出國內首款3D芯片，到目前也是國內唯一一家將該芯片送給客戶進行評測以及使用的公司。對于這個芯片方案，它一方面是向類似于蘋果手機消費類需要的，同時也是索尼的激光雷達為代表的遠距離包括近距離避障的方案，這個是3D堆疊的方案，這是靈明光子提供的。同時，基于這套方案，也就是剛才給各位介紹的遠距離激光雷達，產品形態是硅光子SIPM倍增管，這個性能是全球領先的，而且預計應該在今年年初完成車規認證，從而供給激光雷達公司。除了這兩個產品線之外，還有第三個產品線，主要的應用是有限點的dToF芯片，對這個芯片來說，蘋果在7Plus開始使用了，這更多像國產替代采用，我們希望能做到更好的狀態。

在這里也簡單介紹一下靈明光子的產品狀態，首先我們推出了全球最高的PDE，達20%，超低Crosstalk，一般工況僅5%左右，預計通過AEC-Q102的車規認證。在這里，我們也簡單對比一下，靈明光子的第五代最好的性能是全面超越日本濱松，同時我們在大范圍之內，所體現出的性能系數也好過國際上的競品。它要使用在車機里，也可以通過AEC-Q102認證的，同時也會交給第三方認證。

第二個產品是3D堆疊的SPADI大面陣，這里是分辨率SK微接的，這是第一代芯片，也是目前國際上最好的產品。在這里，我們針對中間距離成像，成像出的狀態以及針對人像可以看到清晰換原人臉。在這里，我們也把它用在物流的使用場景，可以看到，它可以在貨箱之內測量物理的體積，從而幫助貨車來估算，還能預裝多少額外的貨物。

第三個產品其實相對來說，它也是適用于智能手機自動對焦、靈性感應以及各種各樣的家居類的應用。

所以，總體來說，靈明光子的戰略愿景是分成不同階段，我們認為基于SPAD dToF單光子探測器、dToF的工作原理，它的整個行業發展分成三個階段。階段1：蓄力，這個階段進行更多的基礎積淀。階段2：角力，在這個階段我們希望以產品作為載體，積極穩健地進行市場開拓。階段3：取勝，在2026年無論是汽車手機還是智能眼鏡，將會得到極大的普及，在這個階段希望除了具有技術壁壘、產品壁壘，也同時打造商業與市場的壁壘，從而真正讓靈明光子成為3D傳感領域的世界級龍頭。

這就是我這次向各位的匯報，也感謝您的傾聽，非常感謝。

（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱）

返回第一電動網首頁 >