对于激光雷达行业来说,SPAD技术可以说是革命性的。主要体现在两点,第一是激光雷达等效线数能够实现大幅度提升,第二是点云处理的步骤可以逐渐淡化。
目前,业内主流传感器方案是APD(雪崩光电二极管),随着技术发展,SiPM(硅光电倍增管)和SPAD正在进入激光雷达领域。
在相机行业中,佳能已经能做到100万像素的SPAD传感器,并且利用SPAD响应更快的优点,实现精准的距离测量。未来,激光雷达接收传感器能够像相机一样,实现“像素”数量不断增加。一旦像素数量倍增,激光发射端可以做更高的线数,从而实现更精准的深度信息感知。
这样的提升将是APD、SiPM等技术路线难以匹敌的。
激光雷达还有一大难点就是点云处理,传统点云处理需要一颗芯片实时处理计算。随着线数、频率、角分辨率的提升,计算设备所需算力越来越大,此时还想保证低延迟输出,并且和视觉传感器融合就会愈加困难。
然而,SPAD传感器能够直接输出光子计数,并且输出飞行时间,能够轻松输出深度图像。
正因为这两点原因,索尼等SPAD传感器供应商如果能实现高像素SPAD传感器量产,就能够改变整个行业。
实际上,索尼并非业内首家使用SPAD技术的传感器厂商。已经实现量产,明年即将上车的ibeoNEXT激光雷达,其传感器就采用了SPAD技术。
与ibeo公司合作并推动激光雷达量产上车的亮道智能,对这颗传感器有深刻理解。亮道智能一位资深工程师认为,SPAD技术是纯固态激光雷达技术路线上非常重要的技术架构之一。
与此同时,行业内还有多种测距技术路线,但这些技术短期内还无法达到量产节点。
据了解,ibeoNEXT除了能够输出X、Y、Z的三维坐标信息,还能够利用能量信息显示环境图像。这个能量信息图与人们常见的黑白照片/视频类似,可以和激光雷达的点云信息配合同步输出。最后,配合车上的摄像头等其他传感器,就能够形成信息冗余。
不过,ibeoNEXT的像素点仅有10240个,相比索尼IMX459的11万相差很远。即便索尼用3*3进行感知,其分辨率仍然更高。根据前文的分析,像素数量越多,所成的像越清晰,也就是索尼IMX459能实现更清晰的成像,这才是激光雷达更重要的意义。
实际上,除了索尼基于SPAD做激光雷达传感器之外,相机厂商佳能也正在布局SPAD传感器,并且做出了100万像素的CMOS产品。
原创 James 车东西
目前,业内主流传感器方案是APD(雪崩光电二极管),随着技术发展,SiPM(硅光电倍增管)和SPAD正在进入激光雷达领域。
在相机行业中,佳能已经能做到100万像素的SPAD传感器,并且利用SPAD响应更快的优点,实现精准的距离测量。未来,激光雷达接收传感器能够像相机一样,实现“像素”数量不断增加。一旦像素数量倍增,激光发射端可以做更高的线数,从而实现更精准的深度信息感知。
这样的提升将是APD、SiPM等技术路线难以匹敌的。
激光雷达还有一大难点就是点云处理,传统点云处理需要一颗芯片实时处理计算。随着线数、频率、角分辨率的提升,计算设备所需算力越来越大,此时还想保证低延迟输出,并且和视觉传感器融合就会愈加困难。
然而,SPAD传感器能够直接输出光子计数,并且输出飞行时间,能够轻松输出深度图像。
正因为这两点原因,索尼等SPAD传感器供应商如果能实现高像素SPAD传感器量产,就能够改变整个行业。
实际上,索尼并非业内首家使用SPAD技术的传感器厂商。已经实现量产,明年即将上车的ibeoNEXT激光雷达,其传感器就采用了SPAD技术。
与ibeo公司合作并推动激光雷达量产上车的亮道智能,对这颗传感器有深刻理解。亮道智能一位资深工程师认为,SPAD技术是纯固态激光雷达技术路线上非常重要的技术架构之一。
与此同时,行业内还有多种测距技术路线,但这些技术短期内还无法达到量产节点。
据了解,ibeoNEXT除了能够输出X、Y、Z的三维坐标信息,还能够利用能量信息显示环境图像。这个能量信息图与人们常见的黑白照片/视频类似,可以和激光雷达的点云信息配合同步输出。最后,配合车上的摄像头等其他传感器,就能够形成信息冗余。
不过,ibeoNEXT的像素点仅有10240个,相比索尼IMX459的11万相差很远。即便索尼用3*3进行感知,其分辨率仍然更高。根据前文的分析,像素数量越多,所成的像越清晰,也就是索尼IMX459能实现更清晰的成像,这才是激光雷达更重要的意义。
实际上,除了索尼基于SPAD做激光雷达传感器之外,相机厂商佳能也正在布局SPAD传感器,并且做出了100万像素的CMOS产品。
原创 James 车东西
索尼除了将SPAD技术逐步推向量产之外,也使用了已经打磨多年的一项技术——双层图像传感器堆叠,这项技术能够让感知响应速度更快。
在去年2月的一次演讲中,索尼半导体公司高级经理Oichi Kumagai对SPAD激光雷达传感器的技术路线进行了详细介绍。
其中,逻辑电路放置在芯片底部,每一个像素尺寸为10微米*10微米。传感器表面并非完全平整,索尼将每一个像素点做成了一个凸透镜,从而能够实现更高的光折射率,提升激光的吸收效果。根据索尼的测试,这一激光雷达传感器在使用905nm波长的激光光源时,光子检测效率能达到24%。
此外,由于每一个SPAD像素都能与下方逻辑电路通过铜-铜(Cu-Cu)组件连接起来,因此只要光子进入SPAD,就能经过雪崩进入逻辑电路。从感知到光子,到完成数字信号转换,整个过程只需要6纳秒,这一表现非常出色。索尼开发了数字时间转换器(TDC),直接能够将光子飞行时间转换为数值,不需要二次计算。
国内MEMS激光雷达厂商一径科技的一位产品经理谈到,现在市面上其他技术路线的激光雷达接收传感器的延迟已经能做到比较低,从感知到生成深度数据,基本需要百纳秒到几微秒之间。
然而,索尼的IMX459则是更进一步,相比此前最优秀的产品,也有大幅提升。
IMX459采用直接飞行时间(D-ToF)的方式测距,张畯然在其文章中说道,当光子进入时,SPAD阵列会发射数字脉冲(Digital Pulse),因此更容易跟踪光飞时间。不仅如此,SPAD还能捕捉精确的时差,因此具有精确的深度分辨率(depth resolution),精确程度甚至可以达到毫米级别。
然而,采用D-ToF方式测距带来了一个问题,那就是感知距离短。例如,近两年在iPhone和iPad上采用的激光雷达,就采用D-ToF方式测距,其感知距离大概仅有5米。对一款移动设备来说,5米的感知距离绝对够用,但对自动驾驶来说5米不可用。
SPAD技术再一次体现了它的优势,在同样的激光发射功率下,SPAD传感器仅需微弱的光,也能完成成像,并且其效率不输传统传感器硬件。
索尼还公布了其产品在不同温度环境下的性能,其中光子探测效率在-40摄氏度时为14%,随着温度增加探测效率不断上升,超过50摄氏度后能达到20%以上,当温度达到125摄氏度时,探测效率有所下降。
响应时间上的表现更出色,当在-25摄氏度时,响应时间为7纳秒,为最慢响应时间,其他温度条件下的响应时间还要更快。
原创 James 车东西
在去年2月的一次演讲中,索尼半导体公司高级经理Oichi Kumagai对SPAD激光雷达传感器的技术路线进行了详细介绍。
其中,逻辑电路放置在芯片底部,每一个像素尺寸为10微米*10微米。传感器表面并非完全平整,索尼将每一个像素点做成了一个凸透镜,从而能够实现更高的光折射率,提升激光的吸收效果。根据索尼的测试,这一激光雷达传感器在使用905nm波长的激光光源时,光子检测效率能达到24%。
此外,由于每一个SPAD像素都能与下方逻辑电路通过铜-铜(Cu-Cu)组件连接起来,因此只要光子进入SPAD,就能经过雪崩进入逻辑电路。从感知到光子,到完成数字信号转换,整个过程只需要6纳秒,这一表现非常出色。索尼开发了数字时间转换器(TDC),直接能够将光子飞行时间转换为数值,不需要二次计算。
国内MEMS激光雷达厂商一径科技的一位产品经理谈到,现在市面上其他技术路线的激光雷达接收传感器的延迟已经能做到比较低,从感知到生成深度数据,基本需要百纳秒到几微秒之间。
然而,索尼的IMX459则是更进一步,相比此前最优秀的产品,也有大幅提升。
IMX459采用直接飞行时间(D-ToF)的方式测距,张畯然在其文章中说道,当光子进入时,SPAD阵列会发射数字脉冲(Digital Pulse),因此更容易跟踪光飞时间。不仅如此,SPAD还能捕捉精确的时差,因此具有精确的深度分辨率(depth resolution),精确程度甚至可以达到毫米级别。
然而,采用D-ToF方式测距带来了一个问题,那就是感知距离短。例如,近两年在iPhone和iPad上采用的激光雷达,就采用D-ToF方式测距,其感知距离大概仅有5米。对一款移动设备来说,5米的感知距离绝对够用,但对自动驾驶来说5米不可用。
SPAD技术再一次体现了它的优势,在同样的激光发射功率下,SPAD传感器仅需微弱的光,也能完成成像,并且其效率不输传统传感器硬件。
索尼还公布了其产品在不同温度环境下的性能,其中光子探测效率在-40摄氏度时为14%,随着温度增加探测效率不断上升,超过50摄氏度后能达到20%以上,当温度达到125摄氏度时,探测效率有所下降。
响应时间上的表现更出色,当在-25摄氏度时,响应时间为7纳秒,为最慢响应时间,其他温度条件下的响应时间还要更快。
原创 James 车东西
回顾2021年汽车半导体市场,缺货、涨价是其中两个关键词。在车规MCU领域,2021年全球车规MCU经历了大面积缺货。不过,这也为国产MCU厂商提供了难得的黄金窗口期。
据杰发科技透露,其自主研发的AC781x系列、AC7801x车规MCU迎来了爆发式增长,车规MCU单月出货量突破百万颗,国内各大主流车厂及知名零部件厂商纷纷投来订单,产品供不应求,前装导入项目数量逐月增长。
与此同时,杰发科技历经两年自主研发的新一代智能座舱SOC——AC8015实现前装客户量产,并取得不错的销售战绩,从目前定点车型数量看,客户认可度逐步提升,前期定点车型已经开始上量,单月出货量持续增长,预计2022年底将实现全年出货量超百万颗的目标。
今年能取得突出的成绩,杰发科技归功于团队对汽车电子领域的专注及长期投入。
行业周知,汽车芯片是长周期的产品,杰发科技研发团队自2009年开始发力汽车应用,自主掌握核心汽车芯片设计及验证能力,一路攻克了一系列汽车芯片设计及应用的难关,如AEC-Q100,ISO26262 功能安全,1 DPPM良率控制,CMMI软件质量控制,DFMEA失效模式分析等,能完全符合国内国际Tier1及整车厂的质量控制要求。经过多年发展,杰发科技实现了汽车芯片大批量出货,和芯片供应链长期保持良好的合作关系,有较好的合作基础,在汽车芯片大缺货的背景下,和供应链合作伙伴一起全力保持稳定的供应。
对于2021年的芯片缺货情况,杰发科技方面认为,上半年和下半年呈现出不同的情形,上半年是大面积全领域缺货,小到电阻大到LCD屏都缺,下半年因为出口市场需求减弱,呈现出结构性缺货的特点,有些芯片已经不缺甚至有较高的库存水位,而电源及其他功率器件仍然非常紧张。消费类芯片2021年下半年日趋缓解,而汽车芯片的整体供应仍然非常紧张,通路上无法构建安全的芯片库存,全球汽车芯片供应链仍然非常脆弱。
在产能都紧缺的大环境下,如何应对也成了企业能力的体现。杰发科技告诉集微网,“一方面,与上游晶圆、封测厂商密切配合,合理协调配置每条产线产能;针对短缺产品,在满足各项功能指标的前提下,合理引导客户进行方案升级,升级到供应相对充足的产品上来。另一方面,向供应链主动提出加价保产能,抢得先机,并提前支付一定比例的订金,锁定产能;同时,寻找国内可替代的供应链,提升沟通效率,并适当缩短仓储及物流的时间。”
在汽车行业芯片持续紧缺叠加国内半导体行业火热的背景下,国内新成立的芯片设计公司数量逐年大幅增长,其中人员规模小于100人的小微企业增长最多。
对于当前的投资热,杰发科技非常认同魏少军教授的观点,半导体产业是硬科技,不是互联网,不是靠噱头和流量创造经济,做芯片需要回归产业本源,要有埋头实干、坚持长期主义的精神,短期的投资热潮不会造就中国芯,只有长期的、可持续的投资热,加大芯片基础领域研究投入,培养造就更多精英人才,才能成就中国芯。
同样,正是基于这种“长期主义”的考虑,在汽车芯片工艺选择上,杰发科技根据各芯片的产品定位,会致力于采用最成熟可靠、最有产能保障、最能体现芯片性价比的车规芯片制造工艺来设计研发汽车芯片。也会引入更多的合作伙伴,如GNSS、蓝牙Wi-Fi芯片公司等,形成Turn-key方案,为客户提供成熟可靠又兼具高性价比的整体解决方案。
2022年,随着5G、人工智能、新能源汽车等新兴领域的迅猛发展,因芯片被“卡脖子”事件频发,国家对半导体行业已上升到前所未有的战略高度,2022年将持续加大行业投入及政府扶持力度,国产汽车芯片厂商将迎来最佳的市场导入期。
在行业整体看好的背景下,杰发科技指出,还需做好如下应对:
1.业绩增长的最终要素还是靠加大产品创新研发力度;
2.资本热度引发人才流动频繁,人力成本不断上升,对于产品研发周期较长的汽车芯片企业冲击较大,人员躁动、频繁跳槽给企业带来非常大的挑战,如何稳住研发团队,专心做好产品,提升薪酬竞争力及企业文化凝聚力,都是企业需要重点面对的地方。
对于公司2022年的规划,杰发科技透露,2022年将按既定产品规划及技术发展路线图,同步推进新产品研发及市场推广。
座舱SoC领域,将推出第六代SoC—AC8025,AC8025将面向中高阶智能座舱,在CPU、GPU、NPU性能上会有一个非常大的提升,拥有更强算力、符合ISO26262功能安全认证,支持更多智能座舱交互应用场景需求。
MCU领域,杰发计划将推出新一代高端车规MCU—AC7840x系列,AC7840x采用Cortex-M4F内核,主频120MHz,支持浮点运算、支DSP指令、安全加密、4路CAN-FD,最大封装LQFP144,符合AEC-Q100 Grade1认证、满足ISO26262 ASIL-B功能安全认证,可应用于汽车动力控制、新能源电池管理、智能座舱等安全等级要求更高的应用领域。
James 天天智驾
据杰发科技透露,其自主研发的AC781x系列、AC7801x车规MCU迎来了爆发式增长,车规MCU单月出货量突破百万颗,国内各大主流车厂及知名零部件厂商纷纷投来订单,产品供不应求,前装导入项目数量逐月增长。
与此同时,杰发科技历经两年自主研发的新一代智能座舱SOC——AC8015实现前装客户量产,并取得不错的销售战绩,从目前定点车型数量看,客户认可度逐步提升,前期定点车型已经开始上量,单月出货量持续增长,预计2022年底将实现全年出货量超百万颗的目标。
今年能取得突出的成绩,杰发科技归功于团队对汽车电子领域的专注及长期投入。
行业周知,汽车芯片是长周期的产品,杰发科技研发团队自2009年开始发力汽车应用,自主掌握核心汽车芯片设计及验证能力,一路攻克了一系列汽车芯片设计及应用的难关,如AEC-Q100,ISO26262 功能安全,1 DPPM良率控制,CMMI软件质量控制,DFMEA失效模式分析等,能完全符合国内国际Tier1及整车厂的质量控制要求。经过多年发展,杰发科技实现了汽车芯片大批量出货,和芯片供应链长期保持良好的合作关系,有较好的合作基础,在汽车芯片大缺货的背景下,和供应链合作伙伴一起全力保持稳定的供应。
对于2021年的芯片缺货情况,杰发科技方面认为,上半年和下半年呈现出不同的情形,上半年是大面积全领域缺货,小到电阻大到LCD屏都缺,下半年因为出口市场需求减弱,呈现出结构性缺货的特点,有些芯片已经不缺甚至有较高的库存水位,而电源及其他功率器件仍然非常紧张。消费类芯片2021年下半年日趋缓解,而汽车芯片的整体供应仍然非常紧张,通路上无法构建安全的芯片库存,全球汽车芯片供应链仍然非常脆弱。
在产能都紧缺的大环境下,如何应对也成了企业能力的体现。杰发科技告诉集微网,“一方面,与上游晶圆、封测厂商密切配合,合理协调配置每条产线产能;针对短缺产品,在满足各项功能指标的前提下,合理引导客户进行方案升级,升级到供应相对充足的产品上来。另一方面,向供应链主动提出加价保产能,抢得先机,并提前支付一定比例的订金,锁定产能;同时,寻找国内可替代的供应链,提升沟通效率,并适当缩短仓储及物流的时间。”
在汽车行业芯片持续紧缺叠加国内半导体行业火热的背景下,国内新成立的芯片设计公司数量逐年大幅增长,其中人员规模小于100人的小微企业增长最多。
对于当前的投资热,杰发科技非常认同魏少军教授的观点,半导体产业是硬科技,不是互联网,不是靠噱头和流量创造经济,做芯片需要回归产业本源,要有埋头实干、坚持长期主义的精神,短期的投资热潮不会造就中国芯,只有长期的、可持续的投资热,加大芯片基础领域研究投入,培养造就更多精英人才,才能成就中国芯。
同样,正是基于这种“长期主义”的考虑,在汽车芯片工艺选择上,杰发科技根据各芯片的产品定位,会致力于采用最成熟可靠、最有产能保障、最能体现芯片性价比的车规芯片制造工艺来设计研发汽车芯片。也会引入更多的合作伙伴,如GNSS、蓝牙Wi-Fi芯片公司等,形成Turn-key方案,为客户提供成熟可靠又兼具高性价比的整体解决方案。
2022年,随着5G、人工智能、新能源汽车等新兴领域的迅猛发展,因芯片被“卡脖子”事件频发,国家对半导体行业已上升到前所未有的战略高度,2022年将持续加大行业投入及政府扶持力度,国产汽车芯片厂商将迎来最佳的市场导入期。
在行业整体看好的背景下,杰发科技指出,还需做好如下应对:
1.业绩增长的最终要素还是靠加大产品创新研发力度;
2.资本热度引发人才流动频繁,人力成本不断上升,对于产品研发周期较长的汽车芯片企业冲击较大,人员躁动、频繁跳槽给企业带来非常大的挑战,如何稳住研发团队,专心做好产品,提升薪酬竞争力及企业文化凝聚力,都是企业需要重点面对的地方。
对于公司2022年的规划,杰发科技透露,2022年将按既定产品规划及技术发展路线图,同步推进新产品研发及市场推广。
座舱SoC领域,将推出第六代SoC—AC8025,AC8025将面向中高阶智能座舱,在CPU、GPU、NPU性能上会有一个非常大的提升,拥有更强算力、符合ISO26262功能安全认证,支持更多智能座舱交互应用场景需求。
MCU领域,杰发计划将推出新一代高端车规MCU—AC7840x系列,AC7840x采用Cortex-M4F内核,主频120MHz,支持浮点运算、支DSP指令、安全加密、4路CAN-FD,最大封装LQFP144,符合AEC-Q100 Grade1认证、满足ISO26262 ASIL-B功能安全认证,可应用于汽车动力控制、新能源电池管理、智能座舱等安全等级要求更高的应用领域。
James 天天智驾
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