電子發燒友網報道（文/李彎彎）近日，識光發布高集成度大面陣SPAD-SoC SQ100，真正實現靈活分區的2D可尋址SPAD-SoC。SQ100面向ADAS前裝量產、L4/5自動駕駛、機器人、工業自動化等應用，一塊芯片即可覆蓋短、中、長距的探測需求，適配多種掃描方式。

識光芯科高集成度大面陣SPAD-SoC SQ100

SPAD-SoC是一種高度集成化的芯片設計，它將單光子雪崩二極管（SPAD）陣列、信號處理電路、存儲單元以及控制邏輯等多個功能模塊集成在單一芯片上。

SPAD陣列是SPAD-SoC的核心部分，由多個SPAD像素單元組成，每個像素都能獨立探測到單個光子的存在。負責接收并探測激光回波信號中的光子，將光子轉換為電信號。SPAD陣列具有高靈敏度、高動態范圍和低噪聲等特點，能夠實現高精度的距離測量和三維成像。

信號處理電路包括前置放大器、模數轉換器（ADC）、數字信號處理器（DSP）等模塊。前置放大器，對SPAD陣列輸出的微弱電信號進行放大，提高信號的信噪比。模數轉換器（ADC），將放大后的模擬信號轉換為數字信號，以便進行后續的數字信號處理。數字信號處理器（DSP），對數字信號進行同步、濾波、尋峰、降噪、補償等處理，實現高精度的距離測量和三維成像。

存儲單元用于存儲處理過程中的中間數據和最終結果，確保數據的完整性和可訪問性。在SPAD-SoC中，存儲單元通常與DSP緊密集成，以實現高速的數據交換和處理。

控制邏輯負責整個SPAD-SoC芯片的控制和協調，包括時序控制、模塊調度、錯誤檢測與糾正等。控制邏輯的設計需要考慮到芯片的整體性能和功耗平衡，確保芯片在各種工作條件下都能穩定可靠地運行。

識光芯科發布的高集成度大面陣SPAD-SoC SQ100，SPAD分辨率為768 (H) x 576 (V)，具有3x3，6x6，3xn等多種binning方式；在垂直方向可按照4/8/16個像素進行分區，在水平方向可按照8/16/32/48/64/…/256個像素進行分區。

SQ100提供了超靈活分區的2D可尋址方案，在真正解決行業長期面臨的“高反污染”問題的同時，還能保持高幀率和遠測距能力，掃清了VCSEL+SPAD量產路線上最重要的性能阻礙。

識光獨有的SPAD-SoC系列產品，以自研的全芯片化技術為基礎，將高性能BSI SPAD、高精度時鐘采樣矩陣(TDC)、單光子測距引擎(TCSPC)、高并發dToF感知算法加速器(DSP)、激光雷達控制中心(Lidar Controlling Master)、高速數據接口等關鍵模塊集成到一塊芯片上。

識光提供的是一個可以實現片上海量數據高速采集與處理、激光雷達系統控制、外部算法定制集成等功能的片上完整激光雷達系統。

SPAD-SoC的特性及應用

SPAD-SoC有高集成化、全數字化架構、高性能與高效能、靈活分區與2D可尋址、低功耗與低發熱等特點。高集成化：通過將多個功能模塊集成到單顆芯片上，SPAD-SoC大幅簡化了系統結構，降低了激光雷達系統的復雜性和成本。這種高度集成的設計還使得激光雷達整機更加緊湊，便于在車載、機載等應用場景中使用。

全數字化架構：SPAD-SoC采用全數字化架構，從光子進入激光雷達到轉化為電信號，再到數據處理和點云呈現，整個過程都是數字化的。這種架構解決了數模模數二次轉換帶來的損耗與失真問題，提高了信噪比和精度。

高性能與高效能：SPAD-SoC集成了高性能的SPAD陣列和高精度的時鐘采樣矩陣，能夠實現高速、高精度的單光子探測和測距。同時，芯片內集成的數字信號處理單元能夠對采集到的數據進行實時處理，提高了系統的整體效能。

靈活分區與2D可尋址：部分先進的SPAD-SoC產品，如識光芯科的 SQ100，提供了超靈活分區的2D可尋址方案，可以根據不同的應用場景對像素進行分區和尋址。這種方案在解決“高反污染”問題的同時，還能保持高幀率和遠測距能力。

低功耗與低發熱：由于采用了先進的CMOS工藝和高度集成化的芯片設計，SPAD-SoC在功耗和發熱量方面表現優異。這使得SPAD-SoC更加適合在嵌入式、移動設備、車載等低功耗應用場景中使用。

SPAD-SoC芯片在自動駕駛、機器人、XR等領域得到了廣泛應用。在自動駕駛領域，它作為激光雷達的核心部件，為車輛提供了強大的環境感知能力；在機器人領域，它幫助機器人實現更精準的定位和導航；在XR領域，它則為用戶提供了更加真實和沉浸式的體驗。

除了識光芯科，也有其他廠商在SPAD-SoC領域有所布局，如索尼，索尼于2021年發布了首款車載大面陣SPAD芯片IMX459，該芯片在2023年正式量產。IMX459具有113400個SPAD像素，通過Bining 3×3 SPAD的配置后構成一個宏像素，實現了較高的分辨率。IMX459主要搭載在華為和一徑激光雷達上，用于車載激光雷達系統。

寫在最后

可以看到，SPAD-SoC的結構是一種高度集成化的芯片設計，它將SPAD陣列、信號處理電路、存儲單元和控制邏輯等多個功能模塊集成在單一芯片上，實現了從光子探測到數字信號輸出的全過程。這種設計不僅提高了系統的性能和穩定性，還降低了成本和功耗，可以為激光雷達等應用提供更加高效和可靠的解決方案。