據麥姆斯諮詢介紹,光電二極體或光電探測器是能夠將光能轉換成電流的PIN半導體器件。雪崩光電二極體(Avalanche Photodiode,APD)是一種高靈敏度光電探測器,具有內部增益機制和快速上升時間,可在高反向電壓下工作。APD可用於那些需要高帶寬/高調製頻率、較少電子信號放大或低光信號強度,以及低電子噪聲的高靈敏探測器和應用。
APD適用於高強度環境光照、需計算直接飛行時間(ToF)的長距離應用。此外,APD的高動態範圍使其可滿足物體探測、光學距離測量、遙感、掃描等需求,因而,APD的部分應用包括:物體/形狀識別雷射測量儀、雷射測距儀、區域掃描以及雷射雷達(LiDAR)等系統,廣泛服務於軍事、醫療、工業和汽車等行業。
由於高級駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛技術的高速發展,汽車行業從眾多應用中脫穎而出,已被證明是APD最有前景的應用領域。自動駕駛領域的高增長需求,為APD製造商帶來了巨大的市場機遇。在自動駕駛傳感器領域,集成APD的LiDAR預計將斬獲更大的市場份額,實現高速增長。
LiDAR在汽車領域的跨越式發展,推動了光電探測器/APD在汽車領域的應用。汽車LiDAR製造商的大批量、高成本效益、高可靠性需求,推動了該領域的創新和發展,也為APD供應商帶來了巨大的壓力。
除了APD之外,PIN光電二極體、單光子雪崩二極體(SPAD)和矽光電倍增管(SiPM)等其它探測器也可以在LiDAR系統中根據不同場景作為單顆元件或陣列應用。在這些探測器中,SiPM只能採用矽技術,其它探測器可以基於矽或化合物半導體。鑑於上述特性,APD成為自動駕駛LiDAR系統的首選探測器。
濱松InGaAs APD新品G14858-0020A
APD支持的波長範圍為300 nm~1700 nm;矽APD為300 nm~1100 nm;鍺APD為800 nm~1600 nm;以及InGaAs APD為900 nm~1700 nm。以蓋革模式運行的矽APD比其它APD相對更經濟,因此大部分廠商都在為汽車LiDAR應用提供標準的905 nm APD。InGaAs APD憑藉低噪聲、更高的帶寬以及擴展至1700 nm的光譜響應而備受推崇。不過,InGaAs APD的成本非常高,因此高電磁幹擾(EMI)應用主要推薦鍺APD。
汽車LiDAR市場APD、SPAD、SiPM主要供應商
據麥姆斯諮詢介紹,目前大多數領先的APD供應商都將905 nm作為自動駕駛雷射雷達的標準波長,以實現經濟高效且可靠的解決方案。該市場的主要領導者濱松(Hamamatsu Photonics)、埃賽力達(Excelitas Technologies)和First Senor等正在提供905 nm APD,而SemiNex和Voxtel正在為汽車LiDAR開發1550 nm APD。
其它為汽車LiDAR提供高可靠APD的廠商還包括SensL、Philips、Advanced Scientific Concepts、Discovery Semiconductors、Spectrolabs、Espros Photonics、Laser Components、Micro Photon Devices、AMS Technologies、Analog Modules、OSI Laser Diode、Pro-Lite Technologies等。
APD供應商與汽車LiDAR製造商之間的合作與併購
過去幾年來,APD供應商和汽車LiDAR製造商之間見證了巨大的戰略發展。例如,Hamamatsu Photonics和Excelitas與加拿大LiDAR製造商LeddarTech建立了合作;大陸集團(Continental)收購了Advanced scientific concepts;SensL則被安森美(On Semiconductors)戰略收購;First Sensor則與LiDAR市場領導者Velodyne建立了合作。