如果你是一位果粉，对于苹果最新 iPad 可能并不陌生。
在苹果官网对 iPad Pro 的介绍中，“激光雷达扫描仪” 是这款平板的卖点之一。
激光雷达扫描仪，可以通过激光雷达技术，测量光线触及物体、和反射回来所需的时间，来确定距离。据了解，NASA 也将在下次火星登陆任务中用到这项技术。
而 iPad Pro 中的激光雷达扫描仪，利用直接飞行时间（dToF，direct Time-of-Flight），可以测量室内或室外环境中、从最远五米处反射回来的光。
这项功能，让 iPad Pro 拥有了增强现实的能力。比如，可以在平板上呈现身体骨骼，从而帮助医生治疗患者。
这项功能还让 iPad Pro 可以下载指定 App，观看火箭升天的 AR 效果。
当然，激光雷达扫描仪的应用，远不止于这些。先来看下什么是 dToF 技术。
dToF 技术，是 ToF（Time of flight，飞行时间）的技术分支。ToF 的技术原理，是通过测量光从发射、到达物体表面再反射回来的总时间，结合已知的 “光速”，计算即可得到被测物的距离。
而 ToF 的 “儿子” dToF，简单来说，就是直接通过时间算距离。搭载 dToF 技术的激光雷达传感器芯片，在航空航天、无人系统和消费电子等方面，有着较大应用。
近日，西安电子科技大学发布的 dToF SPAD 激光雷达传感器芯片（Single Photon Avalanche Diode，单光子雪崩二极管），已经实现目前报道中最远的 dToF SPAD 探测距离。
图 | dToF SPAD 激光雷达传感器芯片
据了解，这项成果由该校朱樟明、杨银堂教授做指导，刘马良教授全权负责具体事宜。芯片由西安电子科技大学和宁波芯辉科技有限公司联合研制， 其标志着中国在只有本国研发人员参与之下，首次实现 dToF SPAD 激光雷达传感器的全流程突破。
dToF SPAD 激光雷达传感器芯片的尺寸一般是 5mmx5mm 左右。芯片性能上，具有以下三大优势： 1、单芯片集成核心感光器件 SPAD 整理及精准测距电路、多种测距精度优化和抗背景光干扰算法等功能；2、具有 32×32×4 分辨率、超 30fps 的刷新率；3、在 200mW 功耗下，可以实现 12-15 米的远距离高精度探测。
图 | SPAD 激光雷达样机
就 dToF SPAD 传感器技术本身来说，它是实现激光雷达小型化、低成本、可量产的核心技术。目前，该团队已经掌握全集成线性模式和单光子模式激光雷达的传感器、混合信号电路、系统架构、定制化工艺等全流程核心关键技术，在 dToF SPAD、Si-PM、高动态 TIA 等方面，处于业界领先位置。
团队还在 IEEE TCAS-I、IEEE TCAS-II、IEEE Sensors J、IEEE TI&M 等期刊，发表 10 多篇激光雷达传感器论文，是近年来国际上发表激光雷达 IEEE 期刊论文最多的团队。
团队技术负责人刘马良介绍称：“整个 dToF SPAD 激光雷达传感器芯片立足国内自主可控工艺、团队主要成员均由国内的博士和硕士构成，团队从 2014 年就开始专注于芯片化激光雷达技术的研究，现在团队已经掌握整个芯片化激光雷达全流程 核心技术，能够根据系统需求，结合芯片设计，全定制化面阵激光雷达芯片，技术完全不输于国外最先进水平。
2020 年第四季度，该团队还将推出 QVGA（QVGA，Quarter Video Graphics Array，四分之一视频图形阵列）分辨率的 dToF SPAD 激光雷达传感器芯片。未来将向市场提供包括 传感器芯片、激光器驱动芯片、自动化标定系统及三维图像算法的一站式解决方案。”
刘马良告诉 DeepTech，该项目于 2017 年立项，从最初研制 SPAD 单像素，到 2020 年完成面阵化集成、相应算法及软件开发，耗时三年时间。
具体研发上，共计有 10 几人，分别负责模拟混合芯片设计、光电探测器仿真、系统开发、应用软件开发等板块。
谈及研发该芯片的初衷，刘马良表示：“过去面阵 SPAD 激光雷达芯片，一直面临着国外技术垄断，几年前国内的状态，基本是分立 SPAD 光电感测器件和单个集成电路都有研究，但是 CMOS 面阵化激光雷达处于空白，虽然有回国人员做这件事情，但是当前形势下很难达到自主可控的目的。”
三年之后，这种局面终于得以缓解。而前文的宁波芯辉科技有限公司，主要包含刘马良、朱樟明等 4 位联合创始人，刘马良介绍称，芯片产品很快会以公司的名义发布和销售。
对于本次成果的意义，他表示，这代表着中国已经实现 SPAD 激光雷达从光电感测器件、芯片、系统、算法、软件的全方位突破，并已掌握相应的关键核心技术，这将为 VGA（VGA，Video Graphics Array，视频图形阵列）级别大面阵激光雷达的研制奠定基础，是国内自主创芯成果之一。