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灵敏度超越APD一千倍?激光雷达接收端的“王者”SiPM强在哪

2026/8/9 3:42:49 拓冰建站 浏览量
灵敏度超越APD一千倍?激光雷达接收端的“王者”SiPM强在哪

继VCSEL、APD、SPAD核心器件介绍完后,今天我们聚焦激光雷达接收端的黑科技器件——SiPM(硅光电倍增管)

一、SiPM是什么?

在激光雷达接收端赛道,PIN、APD、SPAD、SiPM四大探测器路线长期并行演进。APD凭借成熟度占据车载激光雷达主流市场,而SiPM(Silicon Photomultiplier)作为SPAD阵列化模拟输出方案,正在快速替代传统光电探测器,成为弱光单光子探测的核心主力。

SiPM发明于二十世纪九十年代末,是一种基于半导体工艺的新型固态光电探测器件。日本滨松光子(Hamamatsu)根据其工作原理将其命名为MPPC(Multi-Pixel Photon Counter),业内也常称之为GAPD、SPM或硅PM。

一句话理解SiPM:把成百上千颗SPAD像“马赛克”一样集成在同一颗芯片上,每颗SPAD独立工作,共同输出一个模拟电流


二、原理与架构:从SPAD到SiPM的升维

2.1 核心构成

SiPM由大量(几百到几千个)工作在盖革模式的雪崩二极管(APD)单元组成。每一个单元由一个SPAD和一个大阻值淬灭电阻串联而成,这些微元并联成一个面阵列。这两者合并构成了一个像素(Pixel)。

更精确地讲:

SiPM = SPAD微单元(microcell)阵列 + 淬灭电阻 + 求和读出电路——三者在同一片CMOS/SiGe工艺硅片上集成。

整体架构分为芯片晶圆层、封装结构层、外围电路层三级