据麦姆斯咨询报道,近日,世瞳(上海)微电子科技有限公司(简称:世瞳微电子)获得数千万Pre-A轮投资,此轮融资由元禾璞华、顺融资本和一旗力合投资共同投资,资金将主要用于单光子雪崩二极管(SPAD)直接飞行时间(dToF)传感芯片研发和后续流片。
世瞳微电子成立于2021年初,总部位于上海张江,专注于设计和开发高精度、低功耗、并具备成本竞争力的SPAD dToF传感芯片。成立至今,世瞳微电子积累了丰富的SPAD相关技术诀窍(Knowhow),并成功推出了SPAD面阵芯片、散斑直接飞行时间(Spot dToF)系统、dToF距离传感器等新品,引起业界广泛关注。未来,公司希望继续向车载激光雷达(LiDAR)和AR/VR市场拓展。麦姆斯咨询曾经于2022年8月采访过世瞳微电子创始人兼首席执行官李强,详情请查看:《世瞳微电子:基于SPAD的3D传感技术,为机器打造超级视觉》。
世瞳微电子dToF距离传感器
苹果(Apple)公司最先开拓了SPAD dToF传感技术在消费电子领域的应用,将dToF激光雷达扫描仪(采用索尼SPAD阵列芯片)引入智能手机,并与RGB摄像头结合,对环境物体及场景进行3D建模,可以实现增强现实(AR)和摄影优化等功能。2021年,索尼推出了汽车激光雷达应用的SPAD阵列芯片,并且通过了车规级认证,可用于自动驾驶/无人驾驶等场景。随着越来越多的大厂商和初创公司加入SPAD“战局”,dToF SPAD传感芯片价格持续下降,逐步进入笔记本电脑、平板电脑、扫地机器人、服务机器人等市场。
目前,SPAD行业内已有索尼、意法半导体、ams OSRAM等头部大厂商,以及南京芯视界、灵明光子、宇称科技、光微科技等国内创业公司。世瞳微电子创始人兼CEO李强认为,智能手机、扫地机器人、笔记本电脑等场景尚处于起量初期,汽车激光雷达、增强现实(AR)/虚拟现实(VR)产业对SPAD阵列芯片(dToF图像传感器)的需求也尚未形成明确的技术路径,因此世瞳微电子仍有发展机会。
世瞳微电子首席执行官李强
2022年初,世瞳微电子曾经发布过一款SPAD阵列芯片原型HHC0101,其分辨率为120像素 x 120像素, 传感器尺寸为1/3英寸,具有高感度、低暗噪声、天然高动态等特性,可用于RGB彩色成像,在暗光和高动态场景等场景下,相比传统CMOS图像传感器(CIS)具备优势。
世瞳微电子SPAD阵列芯片HHC0101及其模组实物照片
HHC0101拍摄的24色卡,分辨率为120 x 120像素
HDR场景图片,右上角为高亮的LED灯珠:a) HHC0101所拍摄,LED部分未过曝;b)工业相机拍摄,10ms曝光,LED部分已严重过曝溢出;c)工业相机拍摄,为使LED部分像素不过曝,曝光时间为0.1ms。
2020年5月,继苹果公司的激光雷达扫描仪技术亮相之后,世瞳微电子发布了自研Spot dToF系统,能够在空间中均匀地投射出576个光斑,并获取这些激光光斑在物体反射位置的深度信息,形成高质量的点云图。该系统中的SPAD阵列像素分辨率为120 × 120,点云深度精度约3mm,在相同的激光功率下,其深度数据的SNR有10×以上的提升。该Spot dToF系统模组实物如下图所示,主要由发射端(Tx)和接收端(Rx)构成,左侧方形部件为散斑投射器,主要由4 × 16的点阵VCSEL芯片、准直镜和3 × 3复制系数的光学衍射元件(DOE)组成,其投射的940nm激光光斑图案,接收端Rx的SPAD传感器型号为HHC0101。
世瞳微电子Spot dToF系统实物图
在1D dToF距离传感器方面,世瞳微电子已经开发出两款产品:DA0301和DB0101,分别面向智能手机和扫地机器人市场。
DA0301是一颗1D ToF距离传感器,可以帮助智能手机辅助对焦。该传感器设计了人眼安全控制电路,符合Class I人眼安全标准的要求。从2017年开始,华为便在智能手机中使用了此类传感器。目前,DA0301可以探测5米范围内距离,现在已走到量产阶段。李强表示,虽然手机辅助对焦功能目前仍限于旗舰款智能手机中,但是随着SPAD芯片价格下降,普通手机也会有使用辅助对焦功能的可能性,因此市场空间会进一步扩大。
1D ToF距离传感器DA0301
DB0101也是一颗1D ToF距离传感器,但主要用于扫地机器人场景,支持LED和VCSEL光源,适用于850nm、905nm、940nm波段的红外光,可以探测30米范围的距离,能够通过单点旋转的方式,绘制所在区域地图,帮助扫地机器人规划行走路线,保证房间清扫的覆盖率。DB0101目前已有商业订单客户。
扫地机器人1D dToF距离传感器DB0101
伴随着各种机器人对智能化的需求提升,目前国内创业公司都在尝试使用SPAD dToF传感方案,而国际大厂尚未对该新兴市场推出有针对性产品,因此国内创业公司具有较大的机会。世瞳微电子希望能够快速推动SPAD dToF传感器产品在客户使用中的迭代发展,为此推出了上述两款市场目标清晰的1D dToF距离传感器产品。
面向汽车激光雷达市场,在前向主激光雷达方面,世瞳微电子着力发力小尺寸的高性能硅光电倍增管(SiPM);而对于用于补盲的角激光雷达,世瞳微电子希望将"VCSEL阵列+SPAD阵列"闪光式激光雷达作为业内标品。
基于SPAD的3D dToF传感技术还可以帮助MR眼镜进行3D建模,但由于3D dToF图像传感器很难脱离实际应用研发,产品定义较难,并且需要和主芯片配合,因此3D dToF图像传感器公司很难在下游客户确定方案前研发产品。
随着苹果MR眼镜(Apple Vision Pro)的发布,产业链信心会增强,也会加强对3D dToF图像传感器产品的需求。李强表示,公司会加强和客户的紧密合作,在合理方案下设计产品。并且世瞳微电子团队具有光学、算法、模组方面的人才,在研发3D dToF图像传感器产品上具有人才优势。
苹果MR眼镜集成激光雷达扫描仪(3D dToF传感技术)
此外,为了更好地进行SPAD流片,世瞳微电子还自研了仿真系统,实现SPAD芯片的性能预测,一方面提高流片通过率,另一方面也可以缩短研发时间,帮助客户更好地验证产品。据李强介绍,世瞳微电子的两款SPAD dToF传感芯片都属于一次流片成功。