全數位化，是必然之路。
2月24日上午，當人形機器人公司的機器人“青龍”手中接過一台RoboSense速騰聚創的雷射雷達E1R，也就是RoboSense速騰聚創下線的第100萬台雷射雷達，一個“數位化”意味的事件定格了。
“雷射雷達已全面進入數位化時代。”這是RoboSense速騰聚創CEO邱純潮在2025“Hello Robot”發佈會上，提出的宣告。邱純潮還表示：“在全面數位化之後，雷射雷達已經收斂到一個成熟穩定的架構中，即將在汽車、機器人與無人機市場加速滲透和普及。”
不過，被全視覺路線逼到牆角的雷射雷達還有戲嗎？還有，怎麼才叫數位化的雷射雷達呢？
01 從模擬訊號到數字訊號
從光的波粒二象性來說，數位化的雷射雷達就是用數字方法檢測和處理光子資訊，而不是此前的用連續“波”探測。從波到光子，這是一個質的飛躍。這相當於照相機從膠片機進化到數位相機。
核心環節，在於採用能以單光子形態檢測雷射的“單光子雪崩二極體”SPAD（Single Photon Avalanche Diode）。理論上而言，SPAD擁有“無窮大增益”。
SPAD的工作原理是，當一個光子被探測器吸收後，能夠觸發一個雪崩效應，產生一個可以被檢測到的電訊號。然後，在接收端直接輸出數字訊號，達成訊號感知的數位化。目前的行業水平，單光子探測器的探測效率在10%左右，後續這個數值應該能逐步提升到20%、30%。
這種高靈敏度的光電探測器件，能夠在非常低的光照水平下檢測單個光子。而且，省去了“模擬-數字”轉換過程，提升了解析度、精度、整合度以及感知融合能力。同時，也避免了模數轉換過程中可能引入的噪聲、失真和量化誤差等問題，有效保障訊號傳輸的完整性和處理的精準性。
另外，SPAD晶片的採樣時間解析度可達到幾十皮秒級（1兆分之一秒），這對以檢測飛行時間差為基本工作原理的雷射雷達而言至關重要。
換句話說，無論是此前的主流探測器APD，還是當前的主流探測器SiPM（矽基光電倍增管，Silicon photomultiplier），輸出的訊號都是模擬訊號，而SPAD輸出的則是數字訊號。
不僅如此，SPAD輸出的數字訊號的處理、儲存、乃至雷射器件的控制，均可憑藉演算法整合到晶片上進行，在提高運算效率的同時，降低了對物理零部件的依賴。
而此前，模擬訊號的資訊採集往往需要複雜的多顆獨立晶片精密配合，成本高、體積大。同時，訊號的分辨能力弱、解析力差，能量的使用效率也低，最終結果就是功耗高，以及很難被小型化整合。
APD器件是這樣，SiPM器件也是如此，需要把雷射器發射功率做得很高、光學系統的尺寸做得很大。而SPAD從光子進入到轉化為電訊號都是數位化的，規避了這些弱點，體積上的小型化整合也就順理成章了。
02 大面陣和小面陣
眾所周知，雷射雷達的晶片化是其未來發展的三大趨勢之一。
雷射雷達的晶片化程度越高、晶片的整合度越高，成本就越低。在dToF（Direct Time of Flight）雷射雷達中，業內取得共識並默認的是，晶片化的VCSEL+SPAD面陣是降本的大方向。
其中，雖然近幾年國內有很多家VCSEL晶片供應商進入成熟量產階段，可以提供比較豐富的選擇，但SPAD晶片技術主要掌握在索尼、濱松、安森美等國際供應商裡。尤其是用於車載雷射雷達的大面陣SPAD晶片，只有“繞不過去”的索尼IMX459。
不過，從這次1月份速騰聚創發佈的數位化雷射雷達來看，亮點也在於突破了大面陣技術難關，成功自研出全球首款雷射雷達專用數位化SPAD-SoC晶片M-Core，並實現規模化量產（只是，很重要的產品良率多少，目前不知道）。另外，比較好奇的是，禾賽科技最近官宣自研的SPAD達到什麼水平。
轉回來說，什麼叫大面陣和小面陣呢？
根據此前九章智駕對識光芯科團隊的採訪，識光團隊的解釋是，大面陣與小面陣的關鍵區別在於應用場景、解析度和探測距離，以及內部整合度和設計難度上的差異。
簡單來說，大面陣主要面向車載場景，而小面陣主要面向手機等消費級產品。大面陣既要解析度足夠高，又要探測距離足夠長，還要訊號雜訊比較低，這對資料採集和處理都提出了很高的要求。
小面陣 SPAD 只需要完成光訊號的原始資料採集，訊號處理可以交給外部處理器（手機和掃地機器人普遍都是這個架構），但車規大面陣就不行。
車規大面陣的原始資料量往往是消費類小面陣的千倍甚至萬倍以上，能達到幾百GB/秒甚至TB/秒的量級，以目前的車載網路頻寬，遠不夠處理如此巨大的資料量。
所以，大面陣產生的資料必須在“本地”由晶片自己先處理完，然後再把提取出來的距離和訊號特徵資訊傳輸給域控製器。
還有，大面陣的晶片尺寸本身也帶來了物理層面的挑戰。訊號通路，供電網路、時鐘網路、發熱管理、DFM等一系列問題，都需要解決。
其中，“晶片設計面對的本質上是一個二維的平面的世界，伴隨晶片面積的增加，訊號通路的擁擠程度是幾何級數上升的。而且，面陣晶片中的2D定址（專業術語）又會將設計難度推向一個新的高度。”
包括2D定址和3D堆疊技術，都是需要攻克的難關。而隨著禾賽科技、速騰聚創等中國企業的技術突破，雷射雷達的未來發展非常可期。
03 905nm勝出？
還有一個很有意思的事，數位化的雷射雷達還涉及到雷射收發系統的905nm和1550nm路線之爭。
而前面所說的SPAD，是根據系統整合度的不同，已進入量產階段的TOF雷射雷達的雷射發射系統可分為EEL（邊發射雷射晶片）和VCSEL（面發射雷射晶片），接收系統可分為APD與SPAD。
根據光源波長的不同，雷射收發系統則主要分為905nm與1550nm兩個大類。雖說根據業內人士的說法，“車企現在對905nm和1550nm都不是特別滿意。”但是，站在第三方的角度來看，目前是905nm路線佔主流。
業內的說法是“FMCW（frequency-modulated continuous-wave，調頻連續波）天然是1550nm”，但是目前車端所用、頭部企業量產的還是dTOF。也就是說，FMCW陣營改採用的1550nm路線目前在車端還處於非主流狀態。
一個重要的區別是，905nm用的是半導體雷射器，而1550nm採用的則是光纖雷射器，從目前來看，雖然1550nm波段在雷射雷達領域的應用要早於905nm，然而行業的矽基基礎決定了，半導體雷射器落地要容易得多。這也是905nm勝出的根本原因。
還有，這兩種雷射器在原理上的差異也影響到了電光轉換效率（雷射雷達將電能轉換為光波的效率）。
目前行業內的共識是，總體上，1550nm的電光轉換效率比905nm低。
據禾賽提供的資料，905nm的VCSEL雷射器的電光轉化效率在消費類電子裡面可能達到40%，在雷射雷達裡面接近20%，而1550nm的電光轉換效率則只有10%出頭。
而且，綜合業內的分析，1550nm雷射器功耗高、散熱難這個問題目前基本上是無解的。因而，其功耗也無法降低至跟905nm同等的水平。
按禾賽的說法，能享受到單光子探測器SPAD這一紅利的，主要是905nm，1550nm要做成車載環境下可正常使用的單光子探測器“難度極大”。
所以，從目前來看，雷射雷達的數位化建立在SPAD的基礎上，算是天時地利人和。畢竟，經由SPAD輸出的規整點雲資料，天然具備和數字圖片的像素資料融合的優勢，直接輸出的高品質數字訊號，也更容易和IMU等其他感測器資料融合。
此外，非常重要的一點在於，這些產出的原始點雲資料可以直接輸入神經網路參與AI演算法，甚至和時空維度上精準對齊的視訊資料進行融合，開啟“3D主動視覺+AI”的無限想像空間。
總之，雷射雷達進入數位化時代後，隨著成本不斷降低，全視覺路線的衝擊和威脅反而越來越小。這也為雷射雷達的後續發展鋪平了道路。可以說，雷射雷達的數位化，太重要了。 (C次元)