Singular Photonics huy động 2,15 triệu USD để mở rộng cảm biến SPAD

Với mô hình fabless, Singular Photonics tập trung thiết kế và phát triển công nghệ cảm biến thay vì tự vận hành một nhà máy chế tạo chip. Mục tiêu của công ty là đưa khả năng cảm nhận ở cấp độ photon vào các hệ thống nhỏ gọn, hoạt động theo thời gian thực.

Cảm biến SPAD hoạt động như thế nào?

Cảm biến ảnh thông thường chủ yếu đo tổng lượng ánh sáng tích lũy trong một khoảng phơi sáng. Ngược lại, cảm biến SPAD có thể phát hiện từng photon riêng lẻ và ghi nhận thời điểm chúng đến. Sự kết hợp giữa đếm photon và đo thời gian chính xác có thể cung cấp thông tin về cường độ ánh sáng, khoảng cách, đặc tính vật liệu hoặc những thay đổi trong mô, tùy cấu hình cảm biến.

Cách tiếp cận của Singular Photonics là kết hợp các mảng SPAD xếp chồng 3D với lớp xử lý tính toán nằm bên dưới lớp cảm biến. Nhờ đó, các chức năng như đếm photon, đo thời gian, tạo biểu đồ phân bố, phân tích thống kê và tính tự tương quan có thể được thực hiện ngay tại hoặc gần điểm ảnh.

Việc xử lý nhiều dữ liệu hơn ngay trên cảm biến nhằm giảm nhu cầu truyền dữ liệu thô tới các bộ phận khác của hệ thống, đồng thời hỗ trợ khả năng cảm nhận thông minh theo thời gian thực. Công ty định vị kiến trúc này như một hướng giải quyết các giới hạn về kích thước, độ trễ và mức tiêu thụ điện của hệ thống biên cũng như hệ thống dựa trên AI.

Andarta: cảm biến nhỏ gọn cho hình ảnh y tế

Andarta là cảm biến SPAD nhỏ gọn, độ nhạy cao, được phát triển cùng Meta. Singular Photonics hướng sản phẩm này tới các phương thức chẩn đoán hình ảnh y tế và xem đây là một bước tiến hướng tới việc tích hợp SPAD vào thiết bị đeo.

Andarta hỗ trợ tính tự tương quan ngay trong điểm ảnh, chức năng có thể dùng để phân tích những dao động nhanh của ánh sáng. Một ví dụ được công ty đưa ra là theo dõi tốc độ lưu thông máu trong não bằng cách ghi nhận sự thay đổi của ánh sáng khi truyền qua mô, kể cả ở những độ sâu mà các cảm biến hiện có chưa thể tiếp cận.

Điểm đáng chú ý của Andarta không chỉ nằm ở độ nhạy cao hơn một chiếc camera thông thường. Sự kết hợp giữa khả năng phát hiện photon, thiết kế nhỏ gọn và xử lý cục bộ được hướng tới việc biến các phép đo quang học nâng cao thành giải pháp thực tế hơn cho hệ thống y tế và, về lâu dài, thiết bị đeo.

Sirona: cảm biến 512 điểm ảnh cho đo thời gian và quang phổ

Sirona là sản phẩm đầu tiên của Singular Photonics. Đây là cảm biến dòng SPAD 512 điểm ảnh, có khả năng đếm photon đơn tương quan theo thời gian (TCSPC). Các chức năng lập biểu đồ phân bố và chia khoảng thời gian ngay trên chip giúp ứng dụng phân tích thời điểm photon đến, thay vì chỉ đo số lượng photon.

Công ty xác định một số ứng dụng tiềm năng của Sirona gồm:

• Quang phổ Raman;
• Kính hiển vi hình ảnh thời gian sống huỳnh quang (FLIM);
• Cảm biến đo thời gian bay;
• Các ứng dụng lượng tử.

Những lĩnh vực này trải rộng từ thiết bị khoa học đến cảm biến công nghiệp. Chẳng hạn, thông tin về thời gian photon đến có thể giúp phân biệt vật liệu hoặc đo thời gian ánh sáng truyền đi, trong khi phép đo thời gian sống huỳnh quang có thể phát hiện các đặc tính mà ảnh cường độ thông thường không thể hiện.

Singular Photonics nhắm tới những thị trường nào?

Công ty xác định ba nhóm ứng dụng chính:

AI vật lý và công nghiệp

Thị giác máy, tự động hóa công nghiệp và AI vật lý là những thị trường cần cảm biến có thể diễn giải thông tin quang học nhanh chóng, ngay tại chỗ. Xử lý trên chip có thể hữu ích trong các hệ thống mà độ trễ, lượng dữ liệu truyền tải hoặc kích thước khiến kiến trúc camera truyền thống gặp hạn chế.

Khám phá khoa học và thiết bị đo

Khả năng TCSPC, lập biểu đồ phân bố và chia khoảng thời gian của Sirona phù hợp với quang phổ, kính hiển vi, đo thời gian bay và các ứng dụng lượng tử. Các lĩnh vực này thường phải trích xuất thông tin từ số photon rất nhỏ, đồng thời đo chính xác thời điểm từng photon xuất hiện.

Hình ảnh y tế và thiết bị đeo

Andarta hướng tới hình ảnh y tế và khả năng tích hợp vào thiết bị đeo. Chức năng tính tự tương quan trong điểm ảnh được định vị cho những phép đo như theo dõi lưu lượng máu não, nơi độ nhạy và kích thước nhỏ gọn có vai trò quan trọng.

Singular Photonics cũng từng đề cập đến các lĩnh vực điện tử tiêu dùng và ô tô. Tuy nhiên, thông báo gọi vốn tháng 8 nhấn mạnh thị giác máy, tự động hóa công nghiệp, thiết bị khoa học và hình ảnh y tế là các thị trường trọng tâm.

Khoản vốn mới sẽ được sử dụng ra sao?

Trong ngắn hạn, 2,15 triệu USD sẽ được dùng cho các mục tiêu vận hành và thương mại: tăng năng lực kỹ thuật, đẩy nhanh phát triển sản phẩm và đưa nhiều loại cảm biến ảnh SPAD hơn ra thị trường trong thời gian ngắn hơn.

Việc Dipesh Patel gia nhập hội đồng quản trị cũng bổ sung kinh nghiệm cấp cao trong ngành bán dẫn khi công ty chuyển từ một spinout mới nổi của Đại học Edinburgh sang giai đoạn thương mại hóa rộng hơn. Patel đã có 25 năm làm việc tại Arm và từng phụ trách các bộ phận Nghiên cứu cùng Công nghệ thông tin số trên cương vị CTO.

Như vậy, vòng vốn mới không chỉ phục vụ một sản phẩm cảm biến riêng lẻ. Khoản đầu tư tạo thêm nguồn lực để Singular Photonics phát triển cả một dòng sản phẩm dựa trên cùng một ý tưởng: phát hiện từng photon, xử lý nhiều dữ liệu hơn ngay trên chip và điều chỉnh kiến trúc này cho các hệ thống công nghiệp, khoa học và y tế.