激光扫描技术可以快速准确的获取全空间三维点云数据，通过数据处理后可获得全要素高精度电子地图，从而为车辆自动驾驶提供精准定位及辅助驾驶服务，也为移动机器人的远程智能控制提供强有力的保障手段。由于光的传播速度极快，信号接收、处理和三维数据生成要在极短的时间内（纳秒）完成，因此难度很大，激光雷达是迄今为止最复杂、效率和精度最高的传感器之一。
作为激光雷达信号链的核心组成部分，模数转化芯片ADC的性能决定了系统的扫描分辨率和动态刷新能力。但是同时具备高速和高精度的ADC往往很难获得。
ADC/DAC是物理世界到信息世界的桥梁，在西方国家对我国进行技术限制的瓦森纳协议中，对高性能ADC做了诸多限制。在过去，这样的限制可能只影响少数领域，但随着我国成为全球最重要的制造业基地，产业也进一步有升级换代的需求，ADC技术的限制已经影响到方方面面，成为“卡脖子”的核心技术之一。
在8月5日由中国半导体行业协会集成电路设计分会和芯原微电子（上海）股份有限公司联合主办的“第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛”（简称“松山湖论坛”）上，上海芯炽科技市场销售副总/联合创始人单毅介绍了该公司最新研制的一款面向激光雷达应用场景的低功耗，高性能CMOS模数转换器SC10D9501。
上海芯炽科技市场销售副总/联合创始人单毅
激光雷达ADC的国产化替代
据ICInsights统计，全球前十大模拟芯片公司的销售总额为504亿美元，占比高达68%。其中工业电子、汽车、通信营收主要来源，占比超过六成。TOP10中有6家美国公司、3家欧洲公司和1家日本公司，中国本土模拟芯片公司有待进一步提升。单毅指出，当前国内数模转换芯片市场规模接近全球三分之一，但其中高精度产品主要由国际巨头垄断。“因此，在2014年颁布的《国家集成电路产业发展推进纲要》中，将数模转换芯片产业新技术研发提升至国家战略高度，高性能ADC的国产替代需求非常迫切。”
单毅表示，芯炽科技一直关注激光雷达相关芯片的国产化替代，最新研制的SC10D9501，就是面向激光雷达应用场景的一款低功耗，高性能CMOS模数转换器，能够以10位分辨率将双通道的信号数字化，采样率高达1.5GSPS（非DES模式），或者单通道高达3.0GSPS（DES模式）。
每个通道的15位可编程增益和12位正方向可编程失调调整。内置采样保持放大器和扩展的自校准方案，可实现除奈奎斯特以外的所有动态参数的响应。当输入信号为100MHz，1.5GHz采样率时，可达到9.0有效位数（ENOB）性能，同时提供10-18的误码率（CER）。
每个通道都有独立DDR数据时钟DCLKI和DCLKQ。该器件还可以用作单个3.0GSPS的ADC来对I或Q输入之一进行采样。输出格式可以编程为偏移二进制或二进制补码，并且低电压差分信号（LVDS）数字输出与IEEE1596.3-1996兼容。
资料显示，SC10D9501具有出色的精度和动态性能，单路1.9V电源在1.5GSPS的非多路复用模式下典型功耗为2.19瓦。激光距离测量可以达到的精度与ADC采样频率直接相关。该芯片设置采样速率为3GSPS，对应时钟周期内光的传播距离为0.1m，可以达到±5cm的精度。随着采样速率的降低，测距误差将随之增加；随着采样精度降低，探测距离将随之减小。
“与国外同类型产品相比，SC10D9501面积降低超过50%，功耗降低50%，高低温性能优越。”单毅介绍到，典型应用有激光雷达、数字示波器、数字采集系统、宽带通信等，已于2022年量产。
激光雷达的市场机遇
在全球市场，2019年全球激光雷达市场规模约为14.4亿美元，其中无人驾驶激光雷达市场规模约为6亿美元，占比约41.67%；ADAS+ADS激光雷达市场规模约为8.4亿美元，占比约58.33%。预计到2025年，全球激光雷达市场规模将上涨至108亿美元，其中无人驾驶激光雷达市场规模约为42.8亿美元，占比约39.63%；ADAS+ADS激光雷达市场规模约为65.2亿美元，占比约60.37%。
2019年中国激光雷达市场规模约为5.1亿美元，其中无人驾驶激光雷达市场规模约为2.4亿美元，占比约47.06%；ADAS+ADS激光雷达市场规模约为2.7亿美元，占比约52.94%。预计到2025年，中国激光雷达市场规模将上涨至47.6亿美元，其中无人驾驶激光雷达市场规模约为17.1亿美元，占比约35.92%；ADAS+ADS激光雷达市场规模约为30.5亿美元，占比约64.08%。
目前激光雷达的单台成本约为1000美元，由于成本高昂，激光雷达在L1／L2级别车型中属于选配，随着L2向L3、L4跃迁，激光雷达的探测优势开始凸显，L3／L4／L5分别需要1／2／4台激光雷达。
单毅认为，随着智能驾驶级别提升、加上成本下行，激光雷达有望成为L3及以上智能车的标配。
这是因为出货量增加形成规模效应，以及技术成熟后制造成本降低，激光雷达的价格将持续下行。单毅表示，到2025年当整机厂的激光雷达出货量达到百万台／年时，成本有望下降到500美金以内。
关于上海芯炽科技
上海芯炽科技集团有限公司成立于2019年，2021年完成A轮融资。公司专注高端模拟集成电路研发和应用的设计公司，既提供产品也提供IP授权，目前团队规模接近百人，集成电路设计研发人员近70人，其中研究生学历占比85%。
公司产品种类包括模数转换器、数模转换器、运算放大器、接口芯片、时钟芯片、电源管理和射频芯片等，且涵盖车规、工业和消费等不同产品等级，广泛用于工业、通信、汽车、能源、医疗电子以及各类消费电子等领域。此外，针对客户的特殊技术和产品需求，公司可提供定制化技术服务。
5G/6G通信、汽车电子、继电保护器、安防监控等应用场景的快速发展，对转换器产品提出了国产替代需求。芯炽科技在AD/DA、SERDES和高精度运放领域都有权架构全系列技术覆盖能力，公司成立短短2年多时间，采用正向设计，已经完成数十款ADC/DAC、运放、旋变以及接口等芯片的研发和量产。
