芯片|挑战苹果：中国芯片大师的自我验证( 二 ) 苹果|it芯片|重器

在高能物理学研究中，让粒子物理学家魂牵梦萦的大型对撞机就有SPAD探测器的参与——撞击出的新粒子是被SPAD找到并接收的。
但直到2010年以后， “搅局者”们才将SPAD从学术剥离出来，带到由市场决定的陌生产业。
实际上，五六年前VCSEL激光器还不够成熟，发射功率比现在低很多，但具有极高增益的SPAD器件，却能完美接补充VCSEL的这个缺点。
“一个发射，一个接收，没有比它俩再合适的组合了，绝配。 ”

无论是人，路边的树木，还是呼啸而过的车辆，所有物体反射的光源，经由SPAD的处理流程，与传统激光雷达有着本质差距：
在后者内部，光线通常从另一种探测器APD穿过，变成附带物体信息的电流；
再通过一枚放大器芯片进入ADC地盘上，化为数字信号；
最后，还有一枚昂贵的FPGA“守门\" ，对数据做最后的加工处理。
而在这样一条链路里，还需要加设40~200伏不等的偏置电压、存储器等大量配套器件。
如果你拆开一台3年前生产的扫地机器人，即便是一个单线激光雷达，密密麻麻的器件也几乎粘满了整个底盘。

而能够高度集成的SPAD ，对此表示“不屑一顾” 。
因为从探测、数字采样再到超大数据量的信号处理，都可以被集成到一块CMOS晶圆上。
以上全部，才能被称为“SPAD SoC”（片上系统）。
值得注意的是， APD只是对弱光信号按某种比例进行放大；而SPAD ，却拥有理论上的“无穷大增益” ，所以才能够检测到单个光子的存在。
同时，比起传统激光雷达每个通道有一个独立接收器“单兵作战” ，一块SPAD片上系统却可以集成上万颗SPAD ，并以棋盘格形式分布。
经陈然简单估算，这样一来，数据量就比过去多了几千倍，意味着处理起来也难如登天。 “如果你不在芯片上做预处理，数据不可能送出去。 ”
这也可以解释 SPAD SoC 难度之大，不是想做就能做的根本原因之一。
除了本身遵循着摩尔定律的成本优势， SPAD SoC作为一颗芯片的完整性，也避免了不同器件之间在匹配过程中出现的漂移效应——而这通常会导致成本价格极其不稳定。
“至少扫地机器人单线激光雷达内部一半以上的器件，都可以被一枚SPAD全部抹除。 ”陈然说。
2019年，苹果手机上的SPAD模块就已降至20美金。借助它“以一敌百”的能力，可以想像，芯片化的成本优势也将在难度更高的多线激光雷达上车后，充分发挥出来。
02 从0 ，到万
陈然回国后，最大的感受就是，中国公司极为擅长把一个产品压榨到极致。

一旦掌握了技术关键且创新点已达上限，那么市场便开始完全向中国企业倾斜。

“我后来看国内某头部激光雷达公司的一代代机械产品，迭代速度快，做的也特别好。真的是能把一项技术榨干到极限。而某家海外头部公司是绝对做不到这一点的。 ”
但同时，当他在国内被几百个供应商追在屁股后面提供零部件时，也感觉不太适应。
因为在北美搞研发，所有东西基本就是一穷二白，必须得动手自己做。
而Spad芯片，也正是在这种神奇的“徒手上阵\"里，被他们摸出各种关键点。
2013年，陈然还是甲骨文一名高级工程师，做着比英特尔CPU性能高好多倍的服务器芯片。而激光雷达行业，也还停留在只有重工业才会买单的阶段，汽车市场闻所未闻。
正是这个时间点，一群野心不小的工程师野，希望以难度最大的OPA、Flash等技术形式杀进产业。