激光雷達SPAD是更好的技術(shù)路徑么？

【摘要】蓬勃發(fā)展的激光雷達市場，技術(shù)路線選擇正在成為爭議焦點。

但一個關(guān)鍵的共識在于，所有先進的激光雷達本質(zhì)上都已通過芯片化實現(xiàn)了“數(shù)字化”，市場對“數(shù)字”與“模擬”的劃分，更多是一種基于芯片物理布局的定義方式。

其中，SPAD技術(shù)雖被寄予厚望，曾被視為實現(xiàn)高線數(shù)激光雷達的關(guān)鍵，但其發(fā)展并非一帆風(fēng)順。當(dāng)前，基于外采通用芯片的SPAD解決方案在實際應(yīng)用中仍面臨光子探測效率較低、通道串?dāng)_和高反展寬等諸多挑戰(zhàn)。

對車企而言，在L2/L2+級輔助駕駛系統(tǒng)中，經(jīng)過大規(guī)模量產(chǎn)驗證的SiPM方案仍是當(dāng)下更成熟、更具性價比的選擇；而在面向未來的L3及以上級別自動駕駛領(lǐng)域，SPAD確是高線數(shù)激光雷達的必然趨勢，但前提是必須選擇由系統(tǒng)廠商自研、并已解決核心問題的SPAD方案。

基于此，“全都芯片化了”是行業(yè)共識，但“SPADSoC成熟尚需時日”。

以下為正文：

國內(nèi)智能駕駛浪潮的推動下，激光雷達正以前所未有的速度裝車普及。

行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2025年上半年中國乘用車激光雷達交付量同比激增83%，滲透率持續(xù)攀升。在市場走入一片繁榮后，一場關(guān)于技術(shù)路線的爭論開始愈演愈烈，尤其是圍繞“數(shù)字激光雷達”與SPAD（單光子雪崩二極管）技術(shù)的營銷，給了車企與消費者許多新選擇。

但問題在于，高速發(fā)展的智能駕駛路徑上，兩項技術(shù)解決方案的真實成熟度如何，市場并沒有一個清晰的界定。

更值得一提的是，“數(shù)字激光雷達”與SPAD解決方案之間，似乎并沒有已構(gòu)筑起的壁壘，一個被忽略的真相是：所有先進的激光雷達，本質(zhì)上都已走向了芯片化，本就是“數(shù)字”的。

01

所有先進激光雷達，本就都是“數(shù)字”的

“數(shù)字激光雷達”這個聽起來極具科技感的新名詞，在市場上被某些廠商包裝成劃時代的技術(shù)鴻溝。但究其本質(zhì)，這更多是一種市場話術(shù)。

從技術(shù)原理看，無論是采用SiPM（硅光電倍增管）結(jié)合專用芯片（ASIC）的路徑，還是采用SPAD結(jié)合系統(tǒng)級芯片（SoC）的路徑，激光雷達探測器在接收到光子后，初始產(chǎn)生的都是模擬電信號。

形象理解，一個SiPM本質(zhì)上就是數(shù)百個SPAD的微型陣列。其中，SPAD是組織內(nèi)最基層、最敏感的哨兵，能夠偵測到單個光子，SiPM則是由數(shù)百名這樣的哨兵組成的一個排，共同行動。

核心區(qū)別在于這個如何“上報”并“處理”偵測到的信息。

SiPM + ASIC屬于逐級匯總，集中處理。SiPM會將排里所有哨兵（數(shù)百個SPAD）的電流脈沖在內(nèi)部直接合并，輸出一個更強的、匯總后的宏觀模擬電流信號，隨后送到旁邊的專用芯片（ASIC）進行處理，并最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

SPAD + SoC屬于扁平化管理，就地數(shù)字化。信號產(chǎn)生后，無需遠距離傳送模擬電流，而是在芯片內(nèi)部直接被接收并瞬間轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實現(xiàn)的是“光子到達時間”的直接數(shù)字化輸出。

理解了這一點，就理解了將SPAD-SoC方案單獨命名為“數(shù)字激光雷達”更多是一種傳播稱謂，兩者最終輸出的都是數(shù)字信號。

正是這種物理結(jié)構(gòu)上的差異，被巧妙地用于市場區(qū)隔：后者（SPAD+SoC）因其集成式設(shè)計被稱為“數(shù)字激光雷達”，而前者（SiPM+ASIC）則被不恰當(dāng)?shù)刭N上了“模擬激光雷達”的標(biāo)簽。

圖片來源：九章智駕

這種分類方式雖然直觀，但可能并不完全反映了技術(shù)的全貌，而是側(cè)重于描述芯片的物理布局這個單一維度。

真正的數(shù)字化，其核心在于芯片化的集成程度，即激光雷達的發(fā)射、接收和處理三大核心系統(tǒng)，能否由高度集成的芯片主導(dǎo)，從而實現(xiàn)性能、可靠性和成本的最優(yōu)解。這與探測器本身是SiPM還是SPAD并無必然聯(lián)系。

當(dāng)前，行業(yè)的競爭實質(zhì)上是芯片化能力的競爭，所有領(lǐng)先的玩家都在朝著核心芯片自研與集成的方向邁進。

02

為什么說當(dāng)前的SPAD方案尚不成熟？

當(dāng)然，界定SPAD路線的現(xiàn)實情況，并不是要否認(rèn)SPAD技術(shù)本身代表的高線數(shù)激光雷達的未來方向。

但問題是，市面上基于外采通用芯片的SPAD解決方案，在當(dāng)下存在缺陷，為車企的量產(chǎn)落地埋下了性能和安全的隱患。而一個新技術(shù)的應(yīng)用，必須遵循更大的收益、得到保證的安全性，以及不能帶來不必要的風(fēng)險，如此才是一項好的技術(shù)。

首先，通用芯片存在“水土不服”的問題。

廠商普遍采用的索尼IMX459芯片為例，它并非為車載激光雷達的復(fù)雜工況量身定制。其設(shè)計方缺乏對實際應(yīng)用場景的深刻理解，導(dǎo)致規(guī)格定義不成熟，使得采用該芯片的激光雷達普遍面臨嚴(yán)重的“高反展寬”和“光暈”現(xiàn)象。

“高反展寬”指的是激光束照射到車輛牌照、金屬護欄等高反射率物體時，回波信號不僅強度極高，其脈沖寬度也會被異常地“拉寬”。類似于一個本該短促清脆的回聲，被拖長成了含混不清的尾音。這也會直接導(dǎo)致測距精度下降，原本應(yīng)該精確聚焦的點云，會像墨點暈開一樣，在高反物體周圍形成一片本不存在的虛影。

這不僅扭曲了物體的真實輪廓，還可能被系統(tǒng)誤判為低可信度的障礙物，這對智能駕駛決策鏈而言具有極強的不確定性。

此外，SPAD固有的串?dāng)_和飽和問題，也導(dǎo)致其點云質(zhì)量在復(fù)雜環(huán)境中難以與成熟的SiPM架構(gòu)媲美。

值得注意的是，SPAD方案，尤其是采用外部通用芯片時，在關(guān)鍵指標(biāo)光子探測效率上可能不敵優(yōu)化的SiPM方案。

這是由于SPAD-SoC通常采用3D堆疊的CMOS工藝，其工作偏壓被限制在3.3V左右；而SiPM可以在更高的偏壓下工作。在激光雷達常用的905nm波長下，更高的偏壓意味著更強的電場和更高的雪崩觸發(fā)概率，因此SiPM的PDE（Photon Detection Efficiency，指探測器接收并成功轉(zhuǎn)換為電信號的光子比例）可能達到35%-40%，而SPAD的PDE可能僅在20%-25%。這直接導(dǎo)致了在相同條件下，SPAD的探測距離可能比SiPM縮短20%-30%

其次，隱形成本高昂。

為了彌補硬件上的先天不足，一些廠商不得不采取“軟件算法兜底”的策略。例如，有廠商在其192線雷達中，額外增加了一顆價值數(shù)百元的TDA4智能駕駛芯片，專門用于雨霧濾噪，并且投入了超百人的算法團隊進行持續(xù)優(yōu)化。這背后是巨大的研發(fā)投入和物料成本的增加。

圖片來源：九章智駕

因此，SPAD方案看似硬件采購成本可能較低，但其總擁有成本（TCO）未必優(yōu)于經(jīng)過大規(guī)模量產(chǎn)驗證的SiPM方案。

最后，是迭代困境與供應(yīng)鏈風(fēng)險。

SPAD的SoC方案集成度高，一旦設(shè)計完成，流片周期長達半年左右。如果設(shè)計后期發(fā)現(xiàn)致命缺陷，將無法快速迭代，試錯成本極高。同時，過度依賴單一外部芯片供應(yīng)商，也使車企面臨潛在的技術(shù)封鎖、價格壟斷和供應(yīng)鏈中斷的“卡脖子”風(fēng)險。

03

禾賽的破局之道：如何把SPAD“做對”？

那么，以上的討論是否就意味著我們應(yīng)該徹底放棄SPAD路線？答案是否定的。

問題的關(guān)鍵在于，必須有一家對激光雷達系統(tǒng)需求有深刻理解的廠商進行全棧自研，從底層芯片定義和系統(tǒng)設(shè)計上根除這些弊端。

首先，全棧自研這個基礎(chǔ)項意味著掌握芯片定義權(quán)。

解決SPAD問題的根本，在于將核心技術(shù)掌握在自己手中。這方面，禾賽科技很早就布局SPAD技術(shù)，并通過收購瑞士Fastree 3D公司等戰(zhàn)略并購方式，將SPAD核心專利技術(shù)深度嵌入自研的芯片架構(gòu)。

只有自己定義芯片，才能針對車載場景中遇到的高反、串?dāng)_等具體問題，這也意味著可以根據(jù)車載激光雷達的實際需求來定義芯片規(guī)格，在芯片設(shè)計階段就植入解決方案，而不是被通用芯片的規(guī)格所限制。

其次，“光子隔離”。這也是禾賽科技面對SPAD多通道并發(fā)工作時難以避免的嚴(yán)重串?dāng)_時創(chuàng)新的一項新技術(shù)。

這項技術(shù)的原理是，讓上百個激光收發(fā)通道能夠被獨立驅(qū)動，實現(xiàn)分時、有序地點亮，從時間維度上將各個通道發(fā)射的光子分開。這樣，在接收端就能清晰地分辨光子來源，從硬件層面有效抑制了通道間的串?dāng)_。據(jù)稱，該技術(shù)能實現(xiàn)誤報率降低95%的重大突破，這將為下一代SPAD激光雷達的點云質(zhì)量和可靠性帶來質(zhì)的飛躍。

此外，芯片架構(gòu)的平臺化布局也至關(guān)重要。

真正的技術(shù)成熟度體現(xiàn)在平臺化產(chǎn)品的落地能力。這方面，禾賽科技宣布將于2025年量產(chǎn)其第四代芯片架構(gòu)平臺，該平臺采用3D堆疊的自研SPAD面陣探測器。這不僅為其純固態(tài)激光雷達（如FTX）提供了高性能、低成本的核心，更展現(xiàn)了其從分立器件到系統(tǒng)級芯片的全面芯片化能力，為未來L3及以上級別自動駕駛提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

04

尾聲：車企缺一個指南

杭州IROS 2025官方分論壇上，禾賽科技CEO李一帆在演講中表示：“所有的技術(shù)最終還是得服務(wù)于商業(yè)。我們做的所有產(chǎn)品如果只強調(diào)技術(shù)領(lǐng)先性，其實是沒有用的?！?/p>

技術(shù)路線不局限于外在，打造一個怎樣的營銷標(biāo)簽并不是車企考慮的必須項，技術(shù)成熟度、綜合成本與長期可靠性才是最終做出理性決策的重要考量因素。

基于此，對于當(dāng)下主流的L2/L2+級輔助駕駛系統(tǒng)，300線以內(nèi)的激光雷達需求，經(jīng)過大規(guī)模量產(chǎn)驗證的SiPM方案可能是現(xiàn)階段更成熟、更具性價比的選擇。

而對于面向未來的L3及以上級別自動駕駛，300線以上的高性能雷達，SPAD因其高集成度確實是必然趨勢，但前提是必須選擇由系統(tǒng)廠商自研、并已解決串?dāng)_和高反等核心問題的SPAD方案。

這是物質(zhì)發(fā)展階段的普適規(guī)律，彎道超車并不是所有時期都適用。外采通用芯片、需要大量軟件算法來彌補硬件不足的過渡性方案，所帶來的潛在隱患是車企很難承擔(dān)的。

總而言之，“全都芯片化了”是行業(yè)共識，但“SPAD SoC成熟尚需時日”。

激光雷達行業(yè)的未來，屬于那些既深刻洞察系統(tǒng)需求，又能通過自研芯片實現(xiàn)技術(shù)突破的企業(yè)。一項成熟的方案，才是快節(jié)奏奔跑的智能駕駛市場應(yīng)該做出的堅定選擇。