Singular Photonics får 2,15 mio. dollar til sensorer, der tæller enkeltfotoner

Som fabless-halvledervirksomhed designer Singular Photonics sine sensorer uden selv at drive en chipfabrik. Målet er at gøre måling på fotonniveau mere anvendelig i kompakte systemer, der kan reagere i realtid.

Hvad er en SPAD-sensor?

En traditionel billedsensor måler typisk den samlede lysmængde over en eksponering. En SPAD-sensor – en single-photon avalanche diode – registrerer i stedet individuelle fotoner og noterer, hvornår de ankommer.

Kombinationen af fotontælling og præcis tidsmåling kan, afhængigt af sensoren og opsætningen, give information om lysstyrke, afstand, materialers egenskaber og ændringer i væv.

Singular Photonics kombinerer 3D-stablede SPAD-arrays med beregningsfunktioner under selve sensorlaget. Det gør det muligt at udføre funktioner ved eller tæt på pixlen, herunder fotontælling, tidsmåling, dannelse af histogrammer, statistiske analyser og autokorrelation.

Ved at flytte mere af databehandlingen ind i sensoren vil virksomheden mindske behovet for at sende rådata videre til andre dele af systemet. Det kan understøtte intelligent registrering i realtid og samtidig håndtere udfordringer med størrelse, latenstid og strømforbrug i edge- og AI-systemer.

Andarta: kompakt sensor til medicinsk billeddannelse

Andarta er en kompakt SPAD-sensor med høj følsomhed, udviklet i samarbejde med Meta. Singular Photonics positionerer den til forskellige former for medicinsk billeddannelse og som et skridt på vejen mod at integrere SPAD-teknologi i bærbare enheder.

Sensoren understøtter autokorrelation i pixlen – en funktion, der kan bruges til at analysere hurtige variationer i lys. Virksomheden nævner blandt andet måling af blodgennemstrømningen i hjernen ved at følge ændringer i lys, når det bevæger sig gennem væv, også i dybder som eksisterende sensorer ikke kan nå.

Andarta præsenteres dermed ikke blot som et mere lysfølsomt kamera. Kombinationen af fotondetektion, et kompakt format og lokal databehandling skal gøre avancerede optiske målinger mere praktiske i medicinske og potentielt bærbare systemer.

Sirona: 512 pixels til tidsmåling og spektroskopi

Sirona er Singular Photonics’ første produkt. Det er en SPAD-linjesensor med 512 pixels, der kan udføre time-correlated single-photon counting (TCSPC) – tidskorreleret optælling af enkeltfotoner.

Sensorens funktioner til histogrammering og tidsinddeling foregår på chippen. Det hjælper systemer med at analysere, hvornår fotoner ankommer, frem for kun hvor mange der registreres.

Virksomheden peger på flere mulige anvendelser for Sirona:

• Ramanspektroskopi
• Fluorescenslevetidsmikroskopi (FLIM)
• Time-of-flight-måling
• Kvanteteknologiske anvendelser

Anvendelserne spænder fra videnskabelige instrumenter til industriel måleteknik. Tidsinformation kan eksempelvis bruges til at skelne mellem materialer eller måle lysets rejsetid, mens fluorescenslevetid kan afsløre egenskaber, som ikke fremgår af et almindeligt intensitetsbillede.

Hvor skal teknologien bruges?

Singular Photonics fremhæver tre centrale anvendelsesområder:

Industri og fysisk AI

Maskinsyn, industriel automatisering og fysisk AI er relevante markeder for sensorer, der hurtigt kan fortolke optiske data lokalt. Databehandling på chippen kan være en fordel, når latenstid, datatransport eller systemets størrelse begrænser brugen af traditionelle kameraarkitekturer.

Videnskabelig forskning og instrumenter

Sironas TCSPC-funktioner samt histogrammering og tidsinddeling passer til spektroskopi, mikroskopi, time-of-flight-måling og kvanteanvendelser. På disse områder er det ofte afgørende at hente information ud af meget få fotoner og måle deres ankomsttid med høj præcision.

Medicinsk billeddannelse og wearables

Andarta er målrettet medicinsk billeddannelse og kan på sigt integreres i bærbare enheder. Funktionen til autokorrelation i pixlen er udviklet med henblik på målinger som overvågning af blodgennemstrømning i hjernen, hvor både følsomhed og kompakt størrelse er vigtige.

Virksomheden har også tidligere beskrevet en bredere positionering inden for forbrugerelektronik og bilteknologi. Finansieringsmeldingen fra august fremhæver dog især maskinsyn, industriel automatisering, videnskabelige instrumenter og medicinsk billeddannelse som nøglemarkeder.

Hvad skal pengene bruges til?

De 2,15 mio. dollar skal først og fremmest bruges operationelt og kommercielt. Singular Photonics vil udvide ingeniørkapaciteten, accelerere produktudviklingen og hurtigere bringe et større udvalg af SPAD-billedsensorer på markedet.

Bestyrelsesudnævnelsen af Dipesh Patel tilfører samtidig solid erfaring fra halvlederbranchen, mens virksomheden bevæger sig fra University of Edinburgh-spinout til bredere kommercialisering. Patel tilbragte 25 år hos Arm og havde som teknologidirektør ansvaret for virksomhedens forsknings- og digitale it-funktioner.

Finansieringen handler derfor ikke kun om lanceringen af én sensor. Den skal give Singular Photonics mulighed for at opbygge en hel produktfamilie omkring den samme grundidé: at registrere individuelle fotoner, behandle mere af dataene direkte på chippen og tilpasse arkitekturen til industrielle, videnskabelige og medicinske systemer.