直播访谈光特科技叶瑾琳：光探测器产品的性能与市场演进

11/24/2022，光纤在线讯，在11月21日晚间的“光纤在线直播间”，邀请到了专注于光探测芯片的光特科技董事长兼创始人，叶瑾琳博士，与我们分享了当下热门的激光雷达市场对光探测器的选择与市场演进方向。叶博士精彩的分享更是将我们的直播间人气带向了新高，观众人数达到1539人，喝彩（点赞）次数达到6.2万次。

    光特科技成立于2016年，地处鲁迅故里--浙江绍兴。光特科技的主打产品包括两方面：一是基于InP材料的光探测器芯片，主要用于光通信、激光雷达；二是基于硅光子技术的高速率、小型化、低成本、低功耗的高速光集成芯片，用于高速光互联，云计算，人工智能等领域。当前光特科技拥有1500平米的百级和千级净化车间，拥有超过3000平米的工艺生产线，配备高速硅光子产品测试线，在美国设有研发中心，当前的光芯片月产能可达到400万颗。



    2017年光特科技完成设备安装调试并在2018年开始向客户送样；经过长达一年多的周期，于2019年正式批量出货，并在2020年实现了350万的销售额，同时涉足激光雷达领域；2021年实现1100万的销售额中，有20%来自激光雷达市场；2022年销售额同比增长400%，其中光通信市场占比7成，激光雷达及传感领域占比3成；但已经可见的订单来看，激光雷达市场增长快速，预计明年有望贡献40%的销售额。

    光特科技可以说是业界较早期获得激光雷达市场订单的企业之一，激光雷达市场对于光探测器芯片的需求，叶博士从两种角度为我们清晰地分析出激光雷达对于光探测器产品的性能要求和演进路线。
叶博士首先从激光雷达的探测距离、应用场景的角度来看，可以分为三部分：
 对于0-50m速度不快的短程车距探测需求，主要采用905nm的激光雷达，探测器芯片为硅APD或PIN，如扫地机器人，高尔夫球场用机器人，餐厅用车，垃圾车、路端低速少量智能驾驶车等。
 对于70m~300m的中等距离探测，905nm的方案也可以达到，但成本会很高，所以采用1550nm波段的方案则会更具优势，特别是现在基于InP材料的1550nm半导体激光器已可应用于激光雷达领域，发射端从原来的昂贵光纤激光器变成低成本的半导体激光器，整体1550nm激光雷达成本大幅度降低，价格可以和905nm相比；探测器芯片为 基于InP的衬底的APD，因为其中关键的光信号吸收层为InGaAs，所以也叫做InGaAs APD。
 对于更远距离500m或者1km以上的探测，盖革模式的单光子SPAD则是更好的选择，在击穿电压之上工作，放大倍数成几何指数增加，适合探测很远的距离。
    当前，光特科技重点瞄准中间距离100m到300m —1550nm的解决方案。

    而按照激光雷达方案的演进来看，也可以划分为三个代际：
    第一代是905nm的激光雷达方案，也是当前出货量最大的解决方案；
    第二代则真正意义上的智能驾驶，当下L3级以上的车型都会采用激光雷达装置，所以要考虑干扰、串扰、人眼安全等问题，同时探测距离要达到200m左右，1550nm则是是更好的选择，也是光特科技的重点布局；
    第三代则是采用硅光子集成芯片，尽管硅光集成芯片当前主要用于光通信，在1550nm波段也会采用基于SiGe的光探测器芯片，但激光雷达属于无光纤传输，信号干扰会更多来自太阳光、电磁辐射等，对于噪声控制的要求远高于光通信，要保证从多个方向反射回来的光进入光敏面，则必须要采用阵列的方式，使用更多颗芯片。多颗芯片如何保障一致性，降低互相串扰，干扰等等的要求更复杂，用硅光子集成芯片可以体积更小，功耗更小，大批量生产的话，基于CMOS工艺的硅光子集成芯片则会是个更好的选择。

    2022年度，光特科技有限公司联合重庆电子工程职业学院共同研发“InGaAs （铟镓砷）四象限APD芯片（InGaAs QAPD）荣获了由光纤在线颁发的“2022年度创新产品奖”，这款产品具有低串扰、象限间距小等优点，其优良性能受到客户一致好评，应用范围包含距离测量、空间光传输、光时域反射计、低光级探测等。
    叶博士表示：设计这款产品时从客户的需求出发，在噪声控制、电磁干扰、暗电流，大光敏面，象限阵列的一致性和串扰等方面做了多重设计与研究。控制象限间串扰，象限之间的一致性，象限之间的间距等等，减少盲区，提高探测距离。InGaAs QAPD 虽然成本高，但其探测波长在1550 nm，远离人眼吸收的可见光光谱，安全性是Si 的40 倍。可以将检测距离提高到700m以上，且大气穿透能力强，适合各种环境天气的应用。
 
    最后叶博士表示，激光雷达市场对于产品的性能要求更高，验证周期更长。环境测试要求远比光通信要高，具体可参照AEC-Q102标准。但可以肯定的是激光雷达市场更为广阔，不仅用于车载、机器人、飞机等，未来还将用于智慧道路，智慧城市、港口，码头，地铁，高铁等等，前景广阔。