SiPM

        硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，SiPM）芯片是由成百上千个单光子雪崩二极管（SPAD）构成的阵列，它具有高灵敏度、高增益、结构紧凑以及对磁场不敏感等特点。相较于传统的弱光探测器件，SiPM有着其独特的优势：与真空器件光电倍增管（PMT）相比，SiPM芯片对磁场不敏感，在恶劣的电磁场环境下仍具有良好的探测性能；与雪崩光电二极管（APD）相比，SiPM芯片灵敏度更高，可应用于近似单光子的极弱光环境。与基于SPAD像素单元的阵列激光雷达解决方案相比，基于SiPM的激光雷达解决方案在性能方面具有巨大优势：它不仅可实现更远的探测距离，同时也可对光强度信息进行量化，弥补SPAD方案不能量化灰度信息的缺点。

        根据输出信号模式的不同， SiPM可分为两类：一类是数字SiPM（digital-SiPM），它的输出是一连串的数字脉冲信号，通过记录脉冲个数完成光子数目的统计；另一类是模拟SiPM（analog-SiPM），它的输出是模拟电压信号，幅度正比于接收到的光子数目。两类SiPM均对极微弱光有着灵敏的响应，同时具有良好的时间分辨率。一般情况下，数字SiPM的最大计数率会受到外围电路的延迟和死区时间的限制，而模拟SiPM可实现更大的光子计数动态范围。

图1 （a）数字 SiPM

图1 （b）模拟 SiPM

        作为国内掌握光电探测器件、接收处理芯片等核心技术的激光雷达芯片研发企业，「芯辉科技」目前已推出两款SiPM产品。XHSA16为单点SiPM芯片，可广泛应用于相机激光对焦、接近式感应、无人机高度标定与辅助降落、机器人避障、人/车流量统计、停车位检测等领域；XHSA32为多通道输出模拟SiPM芯片，包含16个独立的模拟输出通道，在智能机器人、汽车辅助驾驶、医学荧光寿命成像等领域有着广泛的应用前景。搭配芯辉公司成熟的多通道跨阻放大器（TIA）、比较器、高精度时间数字转换器（TDC）和高速模数转换器（ADC）等产品，「芯辉科技」SiPM芯片可实现宽量程、高精度、快响应速度的距离测量与成像。

图2 单通道模拟SiPM芯片照片


图3 16通道模拟SiPM芯片照片

        「芯辉科技」的SiPM芯片采用标准硅基CMOS工艺生产，成本低、性价比高，并且易于与模拟前端电路进行单片集成，同时也支持客户进行定制化的产品设计。未来，「芯辉科技」将持续推出一系列更高填充率、更高增益、更高灵敏度、更多通道数并且可抑制环境光噪声的SiPM芯片产品，为客户提供世界领先的低功耗、低成本、高效能激光雷达芯片化解决方案。

芯片特点：

 标准CMOS工艺制程

 灵敏度高

 增益高

 对磁场不敏感

 偏置电压低

应用领域：

 基于直接飞行时间（dToF）技术的三维探测 

 高能物理学

 生物诊断与医学成像