由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、北京市人民政府、海南省人民政府、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、國家市場監(jiān)督管理總局、國家能源局聯(lián)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(jié)合的方式召開。其中，北京會場位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的亦創(chuàng)國際會展中心。

大會由中國汽車工程學(xué)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(chǎn)學(xué)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(shù)展覽及多場同期活動，200多名政府高層領(lǐng)導(dǎo)、海外機(jī)構(gòu)官員、全球企業(yè)領(lǐng)袖、院士及行業(yè)專家等出席大會發(fā)表演講。

其中，在8月26日下午舉辦的技術(shù)研討論壇“車規(guī)級芯片技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展”上，靈明光子CEO臧凱發(fā)表精彩演講。

以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實(shí)錄：

大家好，今天很榮幸受邀分享靈明光子的進(jìn)展。我們匯報(bào)主要的話題就是SPAD dToF的測量方法，是未來數(shù)字化社會的慧眼。在這里我們將聚焦于分析這個(gè)測距的方法是如何助力汽車與消費(fèi)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(shí)候，我們需要光學(xué)的波段。在這里有幾種不同方法，其中一個(gè)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的測距。對于結(jié)構(gòu)光來說，最早應(yīng)用在蘋果手機(jī)的FaceID上，它現(xiàn)在用于人臉識別和智能解鎖。真正能夠?qū)崿F(xiàn)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(shí)間法，它具體分成兩種方式，一種方式是間接飛行時(shí)間法，被稱為iToF，還有一種方式被稱為直接飛行時(shí)間法，被稱為dToF。間接飛行時(shí)間法的工作原理接近于攝像頭，發(fā)出了連續(xù)波，采用的是識別波發(fā)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(shí)間法，方法是比較簡單粗暴，發(fā)出的是廣的脈沖光，接受的也是脈沖光，從而計(jì)算光在飛行中的時(shí)間。所以說相對于iToF來說，dToF的方法更直接，當(dāng)然它所帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)也更難。

從業(yè)界來說，其實(shí)dToF目前是最尖端的技術(shù)趨勢，首先在蘋果手機(jī)和iPad、iPhone12、iPhone13Pro和Pro Max系列，搭載了基于SPAD dToF芯片，包括手機(jī)，包括未來的AR、VR、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等等應(yīng)用。另外一點(diǎn)，單光子的奇跡，相對于MOSFET的激光雷達(dá)也逐漸推向了市場，索尼采用3D堆疊技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了低成本、高性能的遠(yuǎn)距離車載固態(tài)激光。我們可以看到對于行業(yè)的領(lǐng)頭公司來說，無論是蘋果還是索尼，分別都在以消費(fèi)類和汽車為代表進(jìn)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(tǒng)的探測器受到一個(gè)光脈沖，電學(xué)信號和光學(xué)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(jī)，任何一個(gè)測量象素距離，需要打出20萬次光脈沖，在每個(gè)周期里，所打出的光脈沖里接收的時(shí)候，周期里只出發(fā)一次。但是每次出發(fā)，我們都會把出發(fā)時(shí)間和真正位置記錄下來，我們稱為時(shí)間沖。當(dāng)重復(fù)20萬次之后，逐漸把脈沖時(shí)間作直方圖，這個(gè)圖其實(shí)體現(xiàn)的是接收端所接收到的光學(xué)信號。從這里可以看到，單光子的任何一個(gè)信號技術(shù)是非常大的，可以說在任何一個(gè)像素成為統(tǒng)計(jì)直方圖，就需要20萬個(gè)18比特或者更高的比特?cái)?shù)，所以它實(shí)際的數(shù)據(jù)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(tǒng)計(jì)直方圖給我們帶來很大的統(tǒng)計(jì)，所以我們不光知道目標(biāo)物體的飛行時(shí)間在哪里，同時(shí)我們也知道在物體之前是否存在透明物體。比如說像手機(jī)上的玻璃改版或者激光雷達(dá)的玻璃保護(hù)殼，也同時(shí)知道鏡頭是否有臟污。同時(shí)，我們也知道在視野范圍之內(nèi)，像素之內(nèi)有其他的干擾，同時(shí)我們也能精確知道環(huán)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(shí)候，按道理來說應(yīng)該是平面，成dToF展示，但是iToF上會出現(xiàn)棋盤圖的效應(yīng)，體現(xiàn)在這個(gè)紙面上高起伏，所以這點(diǎn)對實(shí)際物體的測量有一定影響。同時(shí)剛才也提到多路徑干擾的問題，在右側(cè)的實(shí)驗(yàn)里，我們所展示的就是iToF放在桌子上，工程師的物質(zhì)從來沒有發(fā)生變化，但是把黑紙抽走的時(shí)候，由于iToF受到多路徑的干擾，測量到工程師的位置發(fā)生了巨大變化，但是對于dToF來說就沒有這個(gè)問題。所以從這個(gè)角度來說，dToF可以比iToF具有更準(zhǔn)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(diǎn)或者散點(diǎn)或者大面陣或者掃描成像的介質(zhì)，dToF都是可以兼顧?；趧偛诺恼故竞凸ぷ髟淼慕榻B，我們對iToF和dToF做了一些簡單的對比，其中，dToF代表功耗低、標(biāo)準(zhǔn)高的特點(diǎn)，同時(shí)，因?yàn)樗鼘ξ⑷跣盘柗浅Ｃ舾校谑彝鈴?qiáng)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(diǎn)dToF相比iToF來說更準(zhǔn)確測量外界據(jù)點(diǎn)。但是這也就意味一旦任何一家公司突破了這些系統(tǒng)和芯片上的技術(shù)護(hù)城河，就意味著有非常大的技術(shù)壁壘。我們靈明光子也希望成為dToF的領(lǐng)導(dǎo)者，對iToF來說技術(shù)發(fā)展成熟，和攝像頭比較結(jié)合，所以索尼是占據(jù)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(gè)芯片廠商，在積極利用SPAD技術(shù)在激光雷達(dá)上。dToF在車上到底有什么應(yīng)用？這里做了一個(gè)簡單的概括，其中激光雷達(dá)方面，我們認(rèn)為室外的包括兩個(gè)維度，既包括能夠看到150米-600米遠(yuǎn)距離的激光雷達(dá)，也包括近距離周圍的360環(huán)視的激光雷達(dá)。在車內(nèi)，提到駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)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(dá)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(yùn)營來說，安全事故是非常重要的考核標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)方案是機(jī)械旋轉(zhuǎn)的360激光雷達(dá)，需要的要求是能看到越遠(yuǎn)越好，對應(yīng)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(jiān)視就好。對于國產(chǎn)的乘用車來說，可以說它的前裝激光雷達(dá)的布局不是完全一樣的思路，首先針對遠(yuǎn)距離的激光雷達(dá)，那么它的實(shí)際應(yīng)用距離對于國產(chǎn)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(dá)，以測向沖撞雷達(dá)。

我們對于激光雷達(dá)的不同場景做了分類，對實(shí)際使用場景中堵車環(huán)節(jié)下，朝前看的激光雷達(dá)，以及在智能泊車周圍360的障礙雷達(dá)，和市內(nèi)交通內(nèi)出現(xiàn)的拐彎，防止外賣小哥沖撞的情況，方方面面在考驗(yàn)車的遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)和周圍360障礙雷達(dá)匹配。還有幾種情況，自然就是以遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)為主，同時(shí)側(cè)向激光雷達(dá)并道和并線。郊區(qū)路面是更復(fù)雜的環(huán)境，可以看到基于dToF的激光雷達(dá)，不管是高速應(yīng)用場景還是中低速的應(yīng)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(lǐng)域或者輔助駕駛的領(lǐng)域，我們會認(rèn)為車載雷達(dá)會實(shí)現(xiàn)3個(gè)。FMCW方式基于150的波段，往往能夠看到更遠(yuǎn)，比如遠(yuǎn)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(yīng)高性能。我們的看法是基于FMCW的激光雷達(dá)，最后其實(shí)是一個(gè)是針對歐美高速無限速的使用。另外一個(gè)是基于大型的卡車，因?yàn)閯x車更強(qiáng)，對安全性的要求更高，在這種情況下進(jìn)行使用，當(dāng)然它的成本也相對來說要更高很多，對應(yīng)體現(xiàn)的是把混合固態(tài)雷達(dá)，有兩種是SiPM-MEMS旋轉(zhuǎn)鏡為主的，類似寶馬的方案，但是不管哪種方案，半固態(tài)激光雷達(dá)的方案，我們認(rèn)為在中短期國產(chǎn)乘用車遠(yuǎn)距離方案，距離是1維和2維，掃描整個(gè)市場，同時(shí)接受器是單光子，工作原理也是基于iToF的原理。

對于純固態(tài)的方案來說，這里不存在任何掃描器件，發(fā)射端是SPADIS-VCSEL方案，在這種情況，我們認(rèn)為純固態(tài)的使用場景下固然可以會實(shí)現(xiàn)200m以上測距，但是主要的距離還是在30-50m左右。所以對國產(chǎn)乘用車來說，遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)是基于半固態(tài)旋轉(zhuǎn)鏡+MEMES的方案。對于純固態(tài)的方案來說，更適合做360防避障激光雷達(dá)的事情。當(dāng)然，大家可以可能會說對車載激光雷達(dá)從一個(gè)產(chǎn)品的想法，到最后能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)車需要兩年時(shí)間。在這個(gè)過程中對于任何一個(gè)創(chuàng)業(yè)公司或者對于任何一個(gè)團(tuán)隊(duì)來說都是巨大的考驗(yàn)。但是我們可以說，針對基于單光子的dToF，除了車載激光雷達(dá)領(lǐng)域在很多領(lǐng)域有應(yīng)用。其中剛才提到的激光雷達(dá)、智能座艙之外，在工業(yè)類、物流以及消費(fèi)類場景中也同樣應(yīng)用。其中，單大面陣所呈現(xiàn)的3D直接的影像、抗強(qiáng)環(huán)境光的能力，除了幫助智能制造、工業(yè)制造，從而推動現(xiàn)在的XR、VR虛擬現(xiàn)實(shí)的融合。因?yàn)樵谖磥淼南M(fèi)類領(lǐng)域，也越來越多的需要進(jìn)行3D數(shù)據(jù)采集，從而實(shí)現(xiàn)3D直播或者更多3D世界的人機(jī)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(jìn)的單光子SPAD技術(shù)，為手機(jī)和激光雷達(dá)開發(fā)高性能dToF3D傳感器芯片。到目前為止已經(jīng)成立了4年多時(shí)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(yīng)用，在這里我們也希望介紹一下靈明光子的三大產(chǎn)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(nèi)首款3D芯片，到目前也是國內(nèi)唯一一家將該芯片送給客戶進(jìn)行評測以及使用的公司。對于這個(gè)芯片方案，它一方面是向類似于蘋果手機(jī)消費(fèi)類需要的，同時(shí)也是索尼的激光雷達(dá)為代表的遠(yuǎn)距離包括近距離避障的方案，這個(gè)是3D堆疊的方案，這是靈明光子提供的。同時(shí)，基于這套方案，也就是剛才給各位介紹的遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)，產(chǎn)品形態(tài)是硅光子SIPM倍增管，這個(gè)性能是全球領(lǐng)先的，而且預(yù)計(jì)應(yīng)該在今年年初完成車規(guī)認(rèn)證，從而供給激光雷達(dá)公司。除了這兩個(gè)產(chǎn)品線之外，還有第三個(gè)產(chǎn)品線，主要的應(yīng)用是有限點(diǎn)的dToF芯片，對這個(gè)芯片來說，蘋果在7Plus開始使用了，這更多像國產(chǎn)替代采用，我們希望能做到更好的狀態(tài)。

在這里也簡單介紹一下靈明光子的產(chǎn)品狀態(tài)，首先我們推出了全球最高的PDE，達(dá)20%，超低Crosstalk，一般工況僅5%左右，預(yù)計(jì)通過AEC-Q102的車規(guī)認(rèn)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(shí)我們在大范圍之內(nèi)，所體現(xiàn)出的性能系數(shù)也好過國際上的競品。它要使用在車機(jī)里，也可以通過AEC-Q102認(rèn)證的，同時(shí)也會交給第三方認(rèn)證。

第二個(gè)產(chǎn)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(chǎn)品。在這里，我們針對中間距離成像，成像出的狀態(tài)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(nèi)測量物理的體積，從而幫助貨車來估算，還能預(yù)裝多少額外的貨物。

第三個(gè)產(chǎn)品其實(shí)相對來說，它也是適用于智能手機(jī)自動對焦、靈性感應(yīng)以及各種各樣的家居類的應(yīng)用。

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

這就是我這次向各位的匯報(bào)，也感謝您的傾聽，非常感謝。

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）

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