Singular Photonics tar in 2,15 miljoner dollar för nästa generations SPAD-sensorer

Som ett så kallat fabless-halvledarbolag fokuserar Singular Photonics på att utveckla och designa sensortekniken, medan själva chipproduktionen sker hos externa tillverkare. Målet är att göra avkänning på fotonnivå mer användbar i kompakta system som kan reagera i realtid.

Så fungerar bildtekniken

En traditionell bildsensor mäter vanligtvis den sammanlagda mängden ljus under en exponering. En SPAD-sensor – en lavinfotodiod för enskilda fotoner – kan i stället upptäcka individuella fotoner och registrera exakt när de anländer.

Genom att kombinera fotonräkning med noggrann tidsmätning kan sensorn, beroende på konfiguration, ge information om ljusintensitet, avstånd, materialegenskaper och förändringar i vävnad.

Singular Photonics kombinerar 3D-staplade SPAD-matriser med beräkningsfunktioner under själva sensorlagret. Funktioner som fotonräkning, tidsmätning, histogram, statistisk analys och autokorrelation kan då utföras i eller nära pixeln.

Tanken är att mindre rådata ska behöva skickas vidare till andra delar av systemet. Det kan i sin tur bidra till intelligent avkänning i realtid och minska begränsningar kring storlek, fördröjning och energiförbrukning i edge- och AI-system.

Andarta: kompakt sensor för medicinsk bildbehandling

Andarta är en kompakt och känslig SPAD-sensor som har utvecklats tillsammans med Meta. Singular Photonics positionerar den för olika former av medicinsk bildbehandling och som ett steg mot att integrera SPAD-teknik i bärbara produkter.

Sensorn stöder autokorrelation i pixeln, vilket kan användas för att analysera snabba variationer i ljus. Ett exempel som bolaget lyfter fram är övervakning av blodflödet i hjärnan genom att följa förändringar i ljus när det passerar genom vävnad – även på djup där befintliga sensorer inte når.

Andarta beskrivs alltså inte bara som en känsligare kamera. Kombinationen av fotondetektering, litet format och lokal databehandling är tänkt att göra avancerade optiska mätningar mer praktiska i medicinska och potentiellt bärbara system.

Sirona: 512 pixlar för tidsmätning och spektroskopi

Sirona är Singular Photonics första produkt. Det är en SPAD-linjesensor med 512 pixlar som klarar tidskorrelerad räkning av enskilda fotoner, så kallad TCSPC. Funktioner för histogram och tidsintervall direkt på chipet ska hjälpa tillämpningar att analysera när fotonerna anländer – inte bara hur många som registreras.

Bolaget pekar ut flera möjliga användningsområden för Sirona:

• Ramanspektroskopi
• Fluorescenslivstidsmikroskopi (FLIM)
• Time-of-flight-mätning
• Kvanttillämpningar

Områdena sträcker sig från vetenskaplig instrumentering till industriell avkänning. Tidsinformationen kan exempelvis bidra till att skilja mellan material eller mäta hur lång tid ljus tar på sig att färdas. Mätningar av fluorescenslivstid kan samtidigt synliggöra egenskaper som inte framgår av en vanlig intensitetsbild.

Här vill bolaget använda tekniken

Singular Photonics lyfter fram tre huvudsakliga användningsområden.

Industriell automation och fysisk AI

Maskinseende, industriell automation och så kallad fysisk AI är tänkta marknader för sensorer som snabbt kan tolka optisk information lokalt. Bearbetning på chipet kan vara värdefull när fördröjningar, dataöverföring eller systemets storlek begränsar användningen av traditionella kameror.

Vetenskaplig forskning och instrumentering

Sirona är med sin TCSPC-funktion, histogramanalys och tidsindelning anpassad för spektroskopi, mikroskopi, time-of-flight och kvanttillämpningar. Inom dessa områden är det ofta viktigt att kunna utvinna information ur mycket små mängder ljus och mäta fotonernas ankomsttider med hög precision.

Medicinsk bildbehandling och bärbar teknik

Andarta riktar sig mot medicinsk bildbehandling och kan på sikt integreras i bärbara enheter. Funktionen för autokorrelation i pixeln är tänkt för mätningar som övervakning av blodflödet i hjärnan, där både hög känslighet och ett kompakt format spelar stor roll.

Bolaget har även nämnt konsumentelektronik och fordonsindustrin som bredare marknader. I samband med finansieringsbeskedet framhålls dock framför allt maskinseende, industriell automation, vetenskaplig instrumentering och medicinsk bildbehandling.

Vad ska pengarna användas till?

De nya 2,15 miljoner dollarna ska i första hand användas operativt och kommersiellt. Singular Photonics planerar att bygga ut sin ingenjörskapacitet, accelerera produktutvecklingen och snabbare lansera ett bredare sortiment av SPAD-bildsensorer.

Styrelseutnämningen av Dipesh Patel tillför samtidigt erfarenhet från den globala halvledarindustrin när bolaget går från universitetsavknoppning till bredare kommersialisering. Patel tillbringade 25 år på Arm och hade som teknikchef ansvar för företagets forsknings- och digitala IT-verksamheter.

Finansieringen handlar därför om mer än en enskild sensorlansering. Den ger Singular Photonics resurser att bygga en produktfamilj kring samma grundidé: att upptäcka individuella fotoner, behandla mer av informationen direkt på chipet och anpassa tekniken för industriella, vetenskapliga och medicinska system.