Le terme « fabless » signifie que l’entreprise conçoit ses puces, mais ne possède pas sa propre usine de fabrication. Singular Photonics concentre ainsi ses efforts sur l’architecture des capteurs et sur les fonctions de traitement qui peuvent être intégrées autour des pixels.
Un capteur d’image classique mesure généralement la quantité de lumière accumulée pendant un temps d’exposition. Un capteur SPAD — pour single-photon avalanche diode, ou diode avalanche à photon unique — détecte au contraire des photons individuels et enregistre avec précision le moment où ils arrivent.
Cette capacité à compter les photons et à mesurer leur temps d’arrivée peut fournir des informations sur l’intensité lumineuse, la distance, les propriétés d’un matériau ou encore les variations d’un tissu biologique, selon la configuration du capteur.
Singular Photonics associe des matrices SPAD empilées en trois dimensions à des circuits de calcul placés sous la couche de détection. Certaines opérations peuvent ainsi être réalisées au niveau du pixel ou à proximité : comptage des photons, mesure du temps, création d’histogrammes, analyses statistiques et autocorrélation.
L’objectif est de limiter le transfert de données brutes vers un processeur externe. En rapprochant le calcul de la zone de capture, l’entreprise entend réduire la latence, la consommation d’énergie et l’encombrement des systèmes de détection destinés à la périphérie des réseaux — l’« edge » — et aux applications d’intelligence artificielle.
Développé avec Meta, Andarta est un capteur SPAD compact et très sensible destiné à plusieurs applications d’imagerie médicale. Singular Photonics le présente également comme une étape vers l’intégration de la technologie SPAD dans des dispositifs portables.
Le capteur prend en charge l’autocorrélation directement au niveau du pixel. Cette fonction peut servir à analyser de rapides fluctuations de la lumière. L’un des exemples cités par l’entreprise consiste à surveiller le débit sanguin cérébral en suivant les variations de la lumière lorsqu’elle traverse les tissus, y compris à des profondeurs que les capteurs existants ne peuvent pas atteindre.
Andarta n’est donc pas présenté comme une simple caméra plus sensible. Sa particularité repose sur la combinaison d’une détection au niveau du photon, d’un format compact et d’un traitement local, afin de rendre certaines mesures optiques avancées plus faciles à intégrer dans des équipements médicaux et, à terme, portables.
Premier produit de Singular Photonics, Sirona est un capteur linéaire SPAD de 512 pixels compatible avec le comptage de photons uniques corrélé dans le temps, ou TCSPC (time-correlated single-photon counting). Ses fonctions d’histogramme et de regroupement temporel intégrées à la puce sont conçues pour analyser le moment d’arrivée des photons, et pas seulement leur nombre.
La société cite notamment les applications suivantes :
Ces usages couvrent à la fois l’instrumentation scientifique et la détection industrielle. Les informations temporelles peuvent, par exemple, aider à distinguer des matériaux ou à mesurer le temps de propagation de la lumière. La durée de fluorescence peut, elle, révéler des propriétés invisibles dans une image fondée uniquement sur l’intensité lumineuse.
Singular Photonics cible trois grands domaines.
La vision industrielle, l’automatisation et l’intelligence artificielle physique font partie des marchés visés. Des capteurs capables d’interpréter rapidement et localement les informations optiques pourraient être utiles lorsque la latence, le volume de données ou la taille du système limitent l’emploi d’architectures de caméra classiques.
Les fonctions de TCSPC, d’histogramme et de regroupement temporel de Sirona correspondent aux besoins de la spectroscopie, de la microscopie, des systèmes de mesure du temps de vol et de certaines applications quantiques. Ces domaines nécessitent souvent d’extraire des informations à partir d’un très faible nombre de photons et de déterminer précisément leur instant d’arrivée.
Andarta est destiné à l’imagerie médicale et pourrait contribuer à l’intégration de capteurs SPAD dans des dispositifs portables. Son autocorrélation intégrée au pixel est notamment présentée comme adaptée à des mesures telles que le suivi du débit sanguin cérébral.
L’entreprise a aussi évoqué des débouchés dans l’électronique grand public et automobile. Toutefois, l’annonce du financement met surtout en avant la vision industrielle, l’automatisation, l’instrumentation scientifique et l’imagerie médicale.
Les 2,15 millions de dollars doivent d’abord financer la croissance des capacités d’ingénierie de Singular Photonics, l’accélération du développement de ses produits et la mise sur le marché plus rapide d’une gamme plus large de capteurs d’image SPAD.
L’arrivée de Dipesh Patel au conseil apporte une expérience importante du secteur des semi-conducteurs au moment où la spin-off de l’Université d’Édimbourg cherche à élargir sa commercialisation. Le financement ne soutient donc pas uniquement le lancement d’un capteur : il doit aider l’entreprise à construire une famille de produits autour d’une même approche, consistant à détecter les photons individuels, à traiter davantage de données sur la puce et à adapter cette architecture aux systèmes industriels, scientifiques et médicaux.