斯坦福博士，把激光雷達芯片價格打到兩成，今年將出貨百萬顆

作者丨Lucas

編輯丨劉恒濤

圖源丨靈明光子

SPAD芯片是激光雷達關鍵的光電探測器，被視為“光子捕手”，即使在極暗環境，也能敏銳捕捉到微弱的光信號，進行環境感知。可以說，SPAD芯片決定了激光雷達的性能，是激光雷達的核心組件之一。

早期SPAD芯片依賴定制化的特殊工藝，工序繁瑣、依賴人工，生產效率較低，也拉高了生產成本。

2018年，斯坦福博士臧凱成立靈明光子，基于自己的研究成果，用標準的CMOS工藝生產，成功將SPAD芯片的價格從當時的5000元降至800元，大幅降低了國產激光雷達的成本。2024年，靈明光子迎來激光雷達的市場爆發期，其產品已進入國內頭部廠商的供應鏈，成為多家主流客戶的芯片供應商。

作為國內最早將SPAD芯片生產兼容CMOS工藝并實現量產的公司，靈明光子自成立以來，已獲得小米科技、歐菲光、OPPO、美團龍珠、高榕創投等機構融資。

1月15日，2025創業邦100未來獨角獸榮耀發布，靈明光子成功登榜。

“創業邦100”榜單堅持16年，始終以發掘“未來3-5年商業變革力量”為使命。過去十六載，我們已助力1295家高成長企業啟航，其中191家成功晉升獨角獸，其中2015和2019兩年，就有52家集中涌現。

突破關鍵技術

打通SPAD產業化路徑

臧凱1989年出生于山東東營，一座因中國第二大油田——勝利油田而生的城市。作為一個石油移民城市，這里一切圍繞著石油運轉。

出生于工人家庭的臧凱，從小癡迷技術，喜歡探究事物背后的底層原理。2007年考入北大后，臧凱學習了大量編程課程，為了弄清楚計算機內部運行機制，他選擇了更能觸及硬件本質的電子工程系。北大畢業后，臧凱進入斯坦福大學，攻讀半導體方向的碩士、博士學位。

按信號處理方式分類，半導體芯片可分為三類：處理電信號的電芯片，比如CPU、GPU；處理光信號的光芯片，比如純光調制器、光開關等。光電芯片做的是光電互相轉換和信號處理。SPAD芯片，就是將光信號轉換為電信號的光電芯片。

讀博期間，臧凱把研究方向定在光電芯片。這項技術融合了光芯片和電芯片的各自優勢，既能利用電芯片進行邏輯運算與分析，又能借助光芯片實現信息的高速、低功耗傳輸。他預見，隨著未來10年云計算、大數據及人工智能的爆發，市場對高速、高效、低耗能的數據傳輸和處理需求將擴大。這意味著，未來10到20年，光電芯片將在消費市場迎來機遇。

但光電芯片技術在當時過于前沿，尚未出現大規模應用。

為了尋找應用方向，臧凱將實驗項目視為其創業項目，用天使投資人的心態和視角來做科研，嘗試找出能夠產業化的項目。最終，他選擇了以各種光電芯片為核心器件的激光雷達。

選擇激光雷達，是因為臧凱看到了產業化機會。

2012年，谷歌的無人車開始公開路測，但車頂上的激光雷達，體積大且價格昂貴，單個售價要數萬元美元。這使得無人車無法獲得大規模應用。行業共識是，激光雷達需要變小、需要降價，才能突破這一瓶頸。

問題在于，激光雷達內部的精密器件，采用“分立組裝”工藝。這種方法相當于將每個器件先各自獨立制造，再組合一起，導致激光雷達體積很大。此外，這種工藝在制造過程中需要人工逐個組裝調試，效率較低，難以量產降本。

臧凱認識到，激光雷達要小型化、低成本，需要對其內部的光電芯片采用新的生產工藝。而要適應這套新工藝，就要對光電芯片的結構進行改良。于是，他開始研究相關改良方法，2017年，臧凱的研究獲得突破，研究成果發表在國際學術期刊《Nature Communications》。這項研究成果，被視為SPAD效率和精度平衡的里程碑，為單光子探測芯片產業化開辟了關鍵路徑。

2018年，臧凱回國后，與兩位聯合創始人創立靈明光子。這兩位聯合創始人，一位是他在斯坦福時的學長，另一位是荷蘭代爾夫特理工大學的博士。他們的目標很明確，要將研究成果進行應用，用成熟的CMOS工藝生產激光雷達芯片。

兼容CMOS

造出百元級激光雷達芯片

激光雷達就像汽車的“超級眼睛”，不僅能感知環境，還能測量物體與車身的距離。它的工作原理是發射激光，再回收反射光，從而計算出環境信息。這其中，SPAD光電芯片專門負責接收光線，并將光信號轉換成電信號，非常關鍵。

SPAD芯片占激光雷達成本的40%，在2017年海外售價高達5000美元。而且，SPAD芯片要正常工作，還要在外圍配套一系列器件，導致整個接收模組占據很大的空間。

做體積小、低成本的激光雷達，臧凱采用的是電芯片的CMOS工藝。

CMOS是制造電芯片的生產工藝，是一種成熟的生產技術，能在一塊硅基底上一體化集成各種器件，縮小芯片體積。而且，CMOS工藝擁有大量現成的半導體產線可代工，通過批量生產，極大攤薄單個器件的制造成本。而行業主流的SPAD生產，需要定制非標準化的產線，成本高，也難以大規模普及。

用CMOS工藝做SPAD，這條路行業探索已久，卻始終走不通。究其原因是，CMOS工藝采用的硅層很薄，在特定光波段下的光子還沒被吸收就直接穿過去了。這導致SPAD芯片接收光線的能力較差，也讓激光雷達成像變得模糊。

基于臧凱2017年發表的論文思路，靈明光子設計了一種“光捕獲”的新型架構：在SPAD芯片表面制作了特殊的納米結構，改變光子的傳播路徑。當光子進入后，該結構會將其轉為水平方向傳播，使得光子在硅層內進行長距離的“跑動”，增加光子被硅材料吸收的概率。這項SPAD生產技術工藝與標準 CMOS 兼容，也意味著基于CMOS工藝，SPAD可單片集成、低成本量產。

同時，為了讓“光捕捉”結構兼容進CMOS工藝，臧凱又專門開發了“光刻重排”和“TMAH濕法蝕刻”兩項關鍵工序，用來制造模型并刻在硅層上。

為驗證這套理論的可行性，臧凱在斯坦福納米制造實驗室嘗試實踐，成功制造出具有“光捕獲”結構的SPAD芯片。測試數據顯示，相比于無“光捕獲”版本，該芯片將光轉換為電信號的效率提升了3倍。

臧凱將這一設計工藝帶回中國，和國內供應鏈伙伴一起，在現有CMOS產線的基礎上進行改良，最終實現“光捕獲”結構SPAD芯片的量產交付。

靈明光子成為國內最先使用CMOS工藝量產SPAD芯片的公司。當時，同期的國內企業在使用定制化、非標準的化合物半導體工藝，只能進行小批量生產。臧凱表示：“國內同級別SPAD芯片價格要到1500元，但我們的芯片能降到800元。”

目前，靈明光子最新一代SPAD芯片能生成44萬像素的圖像。這是主流最高水平，足以覆蓋絕大多數激光雷達產品的需求，用于感知和測量周邊環境信息，可應用在新能源汽車、無人機、掃地機等產品上。

靈明光子芯片產品圖

不過，即使感光能力再強，激光雷達的圖像在視覺效果上仍是由顆粒堆砌而成的灰度畫面，只能勾勒出物體的輪廓，用于識別物體的空間位置。在成像清晰度上，其無法與攝像頭相比較。

但臧凱認為，激光雷達未來趨勢是更像攝像頭，體積更小、成像更清晰，這是因為機器人、智能駕駛等產品既需要測量環境距離，也要清晰看清周邊物體，這樣才能安全、穩定地執行任務。而這一切，都有賴于SPAD芯片的不斷升級迭代。

靈明光子正在推動激光雷達“攝像頭化”，目前正調試200萬像素的SPAD芯片，未來規劃了800萬、1200萬、4800萬像素的產品，當像素足夠清晰，激光雷達能達到攝像頭拍攝的效果。比如，它不僅能感知到“那里有一棵樹”，還能感知樹的復雜形狀、每根樹枝的走向。

瞄準AR/VR眼鏡

提前五年布局

靈明光子的SPAD芯片已搭載在多個頭部激光雷達產品上。公司推出了六款芯片型號，其中ADS6311累計出貨量超50萬顆，預計2026年全年出貨達百萬顆。據了解，華域電子、亮道智能等客戶都將靈明光子作為核心的SPAD芯片的供應商進行技術研發。

ADS6311

公開資料顯示，近年來，靈明光子營業收入連續翻倍增長。

在此之前，靈明光子的創業之路不輕松。臧凱也說，在靈明光子成立頭幾年，日子最難過，因為接不到訂單。

2021年，激光雷達的前景仍不明朗。特斯拉堅持其純視覺方案，導致國內車企對激光雷達路線猶豫不決；消費電子領域也未找到激光雷達的應用場景。

臧凱回憶，那是團隊最迷茫的時期，團隊曾考慮過放棄這個項目，或者將這項技術應用到其他領域。質疑聲不絕于耳：“特斯拉都不用，你們做這個有啥用？”作為負責人，他白天要表現得信心十足，晚上常常一個人為此焦慮。臧凱經常把團隊召集一起，希望給予大家更多信心。他讓大家想象未來十年，公司產品能用在什么地方。每一次這樣交流，團隊成員都會有所啟發。

臧凱也很感激產業資本給了他們支持，上汽集團和美團就是其中之一。“在行業都不看好的時候，上汽用自有資金投了我們。他們說，‘我們對行業看得很清楚。現在沒有訂單，但未來一定會有。我們投了錢，也請你們相信我們的判斷。’”

轉機出現在2023年，以城市NOA為代表的高階智能駕駛技術落地。面對中國城市路況的復雜性，純視覺方案在夜間、強光等環境下會被嚴重干擾，且研發成本大、周期長。而激光雷達成本已大幅下降，且在極端環境下也能識別障礙物，因此多家車企開始將激光雷達作為高端車型的標配。

市場大門打開，靈明光子基于CMOS工藝的芯片方案，因其在成本、可靠性和量產能力上的優勢，獲得了諸多激光雷達廠商的訂單。

在半導體這個技術迭代極快的行業，選準方向幾乎決定未來。

在臧凱看來，未來5到10年，世界將進入三維視覺時代，AR/VR眼鏡等空間計算設備將迎來發展浪潮。由于部分AR/VR眼鏡具備3D空間模型功能，需要通過激光雷達對物理空間的實時測量與定位，并在此基礎上實現清晰成像。而激光雷達性能的提升，最終也要落到SPAD芯片的持續升級上。

“要用十年后的思維想問題，提前五年進行布局，在趨勢到來時才能站在最前方。”臧凱如今花大量時間思考未來五到十年的路，并對未來充滿信心。

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