Singular Photonics è uno spinout dell’Università di Edimburgo nato da attività di ricerca guidate dal professor Robert Henderson. Le sue origini sono legate all’imaging digitale, ai sensori SPAD basati su tecnologia nanometrica CMOS e allo sviluppo di tecnologie time-of-flight, che ricavano informazioni misurando il tempo impiegato dalla luce per raggiungere il sensore.
L’obiettivo dell’azienda è rendere il rilevamento a livello di singolo fotone più pratico in sistemi compatti e capaci di operare in tempo reale. La strategia non consiste soltanto nel costruire sensori più sensibili, ma nel trasferire una parte maggiore dell’elaborazione direttamente sul chip.
Un sensore d’immagine convenzionale misura generalmente la quantità complessiva di luce raccolta durante un’esposizione. Un sensore SPAD, invece, è progettato per rilevare i singoli fotoni e registrare il momento preciso in cui arrivano.
Questa combinazione di conteggio dei fotoni e misurazione temporale può fornire informazioni non solo sull’intensità luminosa, ma anche su distanza, proprietà dei materiali e variazioni nei tessuti, a seconda della configurazione del sensore.
Singular Photonics combina array SPAD impilati in 3D con circuiti di calcolo collocati sotto il livello sensibile. In questo modo, alcune funzioni possono essere eseguite direttamente sul pixel o nelle sue immediate vicinanze: conteggio dei fotoni, misurazione del tempo di arrivo, generazione di istogrammi, analisi statistica e autocorrelazione.
Elaborare i dati già nel sensore dovrebbe ridurre la quantità di informazioni grezze da trasferire ad altri componenti del sistema. Secondo l’azienda, questo approccio può contribuire a contenere dimensioni, latenza e consumi energetici nei sistemi edge e nelle applicazioni di intelligenza artificiale.
Andarta è un sensore SPAD compatto e ad alta sensibilità sviluppato in collaborazione con Meta. Singular Photonics lo presenta come una soluzione destinata a diverse modalità di imaging medicale e come un passo verso l’integrazione della tecnologia SPAD nei dispositivi indossabili.
Il sensore supporta l’autocorrelazione nel pixel, una funzione utile per analizzare rapide variazioni della luce. Un esempio indicato dalla società è il monitoraggio della velocità del flusso sanguigno cerebrale, osservando come la luce cambia mentre attraversa i tessuti, anche a profondità che i sensori esistenti non riescono a raggiungere.
La caratteristica distintiva di Andarta, quindi, non è soltanto una maggiore sensibilità rispetto a una fotocamera tradizionale. Il prodotto combina rilevamento a livello di fotone, dimensioni ridotte ed elaborazione locale per rendere più pratiche alcune misurazioni ottiche avanzate in sistemi medicali e, potenzialmente, indossabili.
Sirona è il primo prodotto di Singular Photonics. Si tratta di un sensore lineare SPAD da 512 pixel capace di eseguire il time-correlated single-photon counting (TCSPC), ovvero il conteggio correlato nel tempo dei singoli fotoni.
Le funzioni di generazione degli istogrammi e di suddivisione temporale (time-binning) integrate sul chip consentono di analizzare quando arrivano i fotoni, non soltanto quanti ne arrivano. La società indica diverse possibili applicazioni:
Questi impieghi comprendono strumenti scientifici e sistemi di rilevamento industriale. Le informazioni temporali possono, per esempio, aiutare a distinguere materiali o a misurare il percorso ottico della luce, mentre la durata della fluorescenza può rivelare proprietà non visibili in una normale immagine basata sull’intensità.
Singular Photonics individua tre aree applicative principali.
La visione artificiale, l’automazione industriale e la cosiddetta physical AI — sistemi di intelligenza artificiale che interagiscono con il mondo fisico — richiedono sensori capaci di interpretare rapidamente le informazioni ottiche. L’elaborazione sul chip può essere utile quando latenza, trasferimento dei dati o ingombro limitano l’impiego delle architetture convenzionali.
Le capacità TCSPC, di generazione degli istogrammi e di suddivisione temporale di Sirona sono pensate per spettroscopia, microscopia, misurazioni time-of-flight e applicazioni quantistiche. Sono ambiti in cui spesso è necessario estrarre informazioni da quantità minime di luce e misurare con precisione l’istante di arrivo dei fotoni.
Andarta è orientato all’imaging medicale e a una possibile integrazione nei dispositivi indossabili. La funzione di autocorrelazione nel pixel è stata collegata a misurazioni come il monitoraggio del flusso sanguigno cerebrale, dove sensibilità e compattezza sono particolarmente importanti.
L’azienda ha inoltre descritto un posizionamento più ampio nei settori dell’elettronica di consumo e automobilistica. L’annuncio del finanziamento di agosto, tuttavia, mette in evidenza soprattutto visione artificiale, automazione industriale, strumentazione scientifica e imaging medicale come mercati chiave.
I 2,15 milioni di dollari finanzieranno soprattutto la fase di crescita operativa e commerciale: Singular Photonics vuole rafforzare il proprio organico tecnico, accelerare lo sviluppo dei prodotti e ridurre i tempi necessari per lanciare una gamma più ampia di sensori d’immagine SPAD.
L’arrivo di Dipesh Patel nel consiglio aggiunge esperienza nel settore dei semiconduttori mentre la società passa dalla fase di spinout universitario a una più ampia commercializzazione.
Il round, dunque, non sostiene soltanto il lancio di un singolo sensore. Fornisce a Singular Photonics le risorse per costruire una famiglia di prodotti basata sulla stessa idea: rilevare i fotoni uno alla volta, elaborare più dati direttamente sul chip e adattare questa architettura a sistemi industriali, scientifici e medicali.