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疫情點(diǎn)燃紅外熱像儀,我國(guó)紅外芯片十年崛起路?

原標(biāo)題:從軍事技術(shù)封鎖到抗疫立神功,國(guó)產(chǎn)紅外芯片十年崛起路


看點(diǎn):疫情前線的“防衛(wèi)兵”,紅外芯片十年翻身仗的高光時(shí)刻。


文/韋世瑋  來(lái)源:智東西(ID:zhidxcom)


“全球新型冠狀病毒肺炎確診病例已累計(jì)突破249萬(wàn)例?!?


隨著南半球隱入晨昏線的晝夜中,美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月21日,約翰斯·霍普金斯大學(xué)(Johns Hopkins University)最新實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,全球新冠肺炎確診病例累計(jì)2,495,994例,累計(jì)死亡171,255例,疫情危機(jī)已迫在眉睫。



在這一時(shí)刻下,口罩、消毒水、體溫監(jiān)測(cè)等一系列防疫措施和手段已在全球范圍內(nèi)鋪開(kāi),并陷入了物資緊缺的境地,使得一些國(guó)家為此“大打出手”。這廂德國(guó)剛截下意大利從中國(guó)漂洋過(guò)海訂購(gòu)的醫(yī)療物資,那邊又?jǐn)r下了輸往瑞士的24萬(wàn)口罩,以及防護(hù)服、消毒水……


其中,一種叫做紅外體溫檢測(cè)儀的非接觸式測(cè)溫設(shè)備,亦成為這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)中,受各個(gè)國(guó)家虎視眈眈的“獵物”;不同于手持額溫槍等測(cè)溫設(shè)備,這類產(chǎn)品可以更大范圍更遠(yuǎn)距離讓人群中的體溫異常一覽無(wú)余。


在中國(guó)疫情發(fā)生的早期,這些非接觸測(cè)溫設(shè)備同樣是搶手貨。它們以響應(yīng)時(shí)間快、非接觸、使用安全等特點(diǎn),在疫情最初爆發(fā)的短短幾天內(nèi),迅速席卷了商場(chǎng)、車(chē)站、機(jī)場(chǎng)等各個(gè)工作場(chǎng)所。



紅外體溫檢測(cè)儀的背后,一顆小小的紅外測(cè)溫探測(cè)器亦在一夜之間“一芯難求”,使得全國(guó)各大紅外熱成像廠商連夜加班加點(diǎn)生產(chǎn),以滿足不斷激增的芯片需求量。


實(shí)際上,如今國(guó)內(nèi)炙手可熱的紅外熱成像探測(cè)器芯片市場(chǎng),曾經(jīng)是西方國(guó)家的天下,美國(guó)、法國(guó)和以色列等國(guó)家長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)實(shí)行核心技術(shù)封鎖。這也使得紅外熱成像探測(cè)器芯片成為我國(guó)國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)在崛起過(guò)程中,除CPU、存儲(chǔ)器等芯片之外的又一發(fā)展重點(diǎn)。


2008年前后,我國(guó)掀起了一股國(guó)產(chǎn)紅外熱成像探測(cè)器芯片自研熱潮。經(jīng)過(guò)十余年發(fā)展,我國(guó)國(guó)產(chǎn)紅外熱成像探測(cè)器芯片已成功突破國(guó)外封鎖,基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。


為了進(jìn)一步探究我國(guó)紅外熱成像產(chǎn)業(yè)的變化與發(fā)展,智東西對(duì)國(guó)產(chǎn)紅外熱成像探測(cè)器芯片產(chǎn)業(yè)做了深入的調(diào)查和研究,同時(shí)也與以高德紅外民品市場(chǎng)總監(jiān)金朝昊、大立科技產(chǎn)品經(jīng)理陳紅強(qiáng)等為代表的業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行了深入交流。


漫漫十余載長(zhǎng)路,我國(guó)國(guó)產(chǎn)紅外芯片技術(shù)是如何從處處受西方國(guó)家鉗制,一步步走向自主可控替代的?這場(chǎng)翻身仗背后,又有哪些重要玩家默默潛心專研十余年,開(kāi)拓出不同套路與打法?更重要的是,這場(chǎng)來(lái)勢(shì)洶洶的新冠肺炎疫情,又將給我國(guó)紅外熱成像探測(cè)器芯片產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了哪些機(jī)遇和挑戰(zhàn)?


一、疫情點(diǎn)燃的紅外熱成像芯片大火


紅外熱成像芯片火了。


自今年1月20日,國(guó)家衛(wèi)健委高級(jí)別專家組組長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士鐘南山一錘定音,表示新型冠狀病毒肺炎是肯定的人傳人后,商場(chǎng)、工廠和社區(qū)等公共場(chǎng)所的人體測(cè)溫設(shè)備需求飆升。


但在人流量巨大的地鐵、機(jī)場(chǎng)和火車(chē)站等交通樞紐地帶,簡(jiǎn)單的額溫槍、耳溫槍已不能滿足復(fù)雜的測(cè)溫需求,因此能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離多人同測(cè)的紅外熱像儀,成為防止病毒突破抗疫防線的標(biāo)配“武器”,而這一市場(chǎng)需求推向高潮后,幾乎逼近紅外芯片廠商們的庫(kù)存底線。


緊接著1月30日,國(guó)務(wù)院相關(guān)醫(yī)療物資保障組發(fā)布《關(guān)于組織做好疫情防控重點(diǎn)物資生產(chǎn)企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)和調(diào)度安排工作的緊急通知》,將紅外體溫檢測(cè)儀及配套零部件等產(chǎn)品納入防疫重點(diǎn)物資,保障生產(chǎn)和輸送的有序進(jìn)行。

一紙紅頭文件的下發(fā),為高德紅外、大立科技、睿創(chuàng)微納等國(guó)產(chǎn)紅外廠商在疫情期間的研發(fā)和生產(chǎn)節(jié)奏擰上發(fā)條,加速對(duì)紅外體溫檢測(cè)儀市場(chǎng)的供應(yīng)。


紅外體溫檢測(cè)儀也稱紅外熱像儀,它與一般的額溫槍、耳溫槍不同。從檢測(cè)距離看,額溫槍一般為1到3cm,耳溫槍需塞入耳中,而紅外熱像儀則可在1米以上,最遠(yuǎn)達(dá)10米;從檢測(cè)數(shù)量看,額溫槍和耳溫槍等都需要一對(duì)一檢測(cè),而紅外熱像儀能顯示熱分布圖像,可實(shí)現(xiàn)多人同測(cè)。


與此同時(shí),紅外熱像儀系統(tǒng)還可以自動(dòng)進(jìn)行人檢測(cè)、跟蹤臉部溫度,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)溫,而本文探討的正是這類紅外熱像儀。


據(jù)了解,截至3月初,大立科技累計(jì)已向全國(guó)29個(gè)省區(qū)市和港澳臺(tái)地區(qū)的醫(yī)院、地鐵站、火車(chē)站和學(xué)校等人員密集場(chǎng)所,出貨了超6000套測(cè)溫儀設(shè)備;高德紅外的人體測(cè)溫設(shè)備則累計(jì)出貨超10000臺(tái)。


今年2月,工信部預(yù)計(jì)疫情期間全自動(dòng)紅外熱成像體溫檢測(cè)儀需求約6萬(wàn)臺(tái),手持式約55萬(wàn)臺(tái)。與此同時(shí),隨著紅外感應(yīng)設(shè)備的需求量持續(xù)攀升,未來(lái)該市場(chǎng)的短期需求在將達(dá)到100億人民幣左右。



伴隨著國(guó)外疫情的蔓延,我國(guó)紅外芯片廠商的疫情供應(yīng)亦擴(kuò)展至海外市場(chǎng)。


大立科技的海外訂單自2月中旬以來(lái)持續(xù)增長(zhǎng),覆蓋日韓、東南亞、歐洲和美洲等多個(gè)國(guó)家和地區(qū),其中僅向韓國(guó)供貨的防疫設(shè)備就已超千余臺(tái)。


從全國(guó)出口總量看,據(jù)我國(guó)海關(guān)總署最新消息,我國(guó)自3月1日以來(lái)共驗(yàn)放出口了價(jià)值102億人民幣的主要疫情防控物資,其中含紅外測(cè)溫儀241萬(wàn)件。


短短三個(gè)多月,新冠肺炎疫情直接讓我國(guó)的紅外芯片市場(chǎng)火熱了起來(lái),使這項(xiàng)技術(shù)從幕后走到臺(tái)前,讓更多人知曉這項(xiàng)似乎離人們很遙遠(yuǎn)的技術(shù),是如何廣泛地與人們?nèi)粘I钏Y(jié)合。


而在這火熱的市場(chǎng)背后,實(shí)際上是我國(guó)紅外熱成像探測(cè)器芯片廠商長(zhǎng)達(dá)十余年的自研核心技術(shù)翻身仗。


二、軍事領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù),國(guó)產(chǎn)紅外熱成像技術(shù)的窘境與起點(diǎn)


什么是紅外熱成像探測(cè)器芯片?


理論上說(shuō),當(dāng)物體高于絕對(duì)零度時(shí),就會(huì)不斷向外輻射電磁波,其中包含波段位于0.75~100μm的紅外線,并且紅外輻射的能量會(huì)隨著溫度升高而增強(qiáng),紅外熱成像探測(cè)器芯片則是利用這一原理而制作。


我們可以做個(gè)類比,它就像是數(shù)碼相機(jī)的CMOS傳感器,相機(jī)里的CMOS用于可見(jiàn)光成像,而紅外熱成像探測(cè)芯片則負(fù)責(zé)紅外光成像。


但紅外熱成像探測(cè)器芯片在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制程工藝、封裝、基底材料甚至技術(shù)生命周期方面,都與數(shù)碼相機(jī)的CMOS傳感器有著較大的不同。就拿技術(shù)周期來(lái)說(shuō),CMOS傳感器的技術(shù)路徑遵循“摩爾定律”的發(fā)展,一般產(chǎn)品的生命周期不到半年就會(huì)被淘汰,而紅外熱成像探測(cè)器芯片這類產(chǎn)品的生命周期可延長(zhǎng)至2年。


作為紅外熱像儀的最核心部件,紅外熱成像探測(cè)器直接決定了設(shè)備最終成像的分辨率和靈敏度,它能夠幫助設(shè)備收集紅外線的溫度數(shù)據(jù)和熱分布信息,并通過(guò)其余零部件進(jìn)行成像以檢測(cè)物體溫度。



從技術(shù)類別上分,紅外熱成像探測(cè)器又可分為制冷型和非制冷型探測(cè)器。


簡(jiǎn)單地說(shuō),制冷型探測(cè)器需要在零下190℃左右的超低溫環(huán)境下工作,因此它一般會(huì)添加制冷裝置,通常應(yīng)用在航天、船艦、導(dǎo)彈、科研等高端軍工領(lǐng)域,具有靈敏度高和作用距離遠(yuǎn)等特點(diǎn),同時(shí)工藝技術(shù)和制造成本也非常高。

▲制冷型探測(cè)器


相比之下,非制冷型探測(cè)器可以在常溫下工作,雖然靈敏度和觀測(cè)距離較短,但在成本、功耗、重量和壽命等方面具有優(yōu)勢(shì),同時(shí)工藝技術(shù)門(mén)檻也更低,能夠應(yīng)用在大部分民用領(lǐng)域和常規(guī)軍用領(lǐng)域。

▲非制冷型探測(cè)器


紅外熱成像探測(cè)器亦是紅外熱像儀制造中最主要的成本構(gòu)成。據(jù)長(zhǎng)城證券在今年2月發(fā)布最新報(bào)告數(shù)據(jù),非制冷熱像儀的探測(cè)器成本占比1/3至1/2左右,而制冷型探測(cè)器占制冷熱像儀成本高達(dá)70%。


目前,全球紅外熱成像技術(shù)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,但隨著非制冷紅外熱成像探測(cè)器的發(fā)展,民用領(lǐng)域的應(yīng)用市場(chǎng)也正逐漸開(kāi)拓。


在軍事領(lǐng)域,由于制冷型紅外熱像儀具有靈敏度高、隱蔽性好、抗干擾性強(qiáng)和目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)等特點(diǎn),能夠在可見(jiàn)度極低的環(huán)境下工作,因此它被廣泛應(yīng)用于軍事偵察、監(jiān)視,以及裝甲車(chē)、坦克、飛機(jī)和導(dǎo)彈武器等武器裝備中。


而紅外熱成像技術(shù)在民用市場(chǎng)亦十分具有發(fā)展?jié)摿?,能?yīng)用在電力和工業(yè)行業(yè)的設(shè)備運(yùn)作檢測(cè),以及輔助駕駛、邊防、消防等場(chǎng)景的觀察和追蹤中。



實(shí)際上,紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展始于美國(guó),并長(zhǎng)期運(yùn)用在軍事領(lǐng)域,成為西方發(fā)達(dá)國(guó)家多年來(lái)在實(shí)行軍事制裁的重要手段。


例如,在20世紀(jì)90年代的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,美國(guó)軍隊(duì)在陸地戰(zhàn)中至少為500輛坦克裝備了熱像儀作為夜視設(shè)備;在2003年的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中,平均每個(gè)美國(guó)士兵都配備1.7個(gè)具有紅外熱像儀的產(chǎn)品。


相比之下,上世紀(jì)90年代,我國(guó)在紅外技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的是一種比較低端的熱釋電紅外探測(cè)器,其余所有紅外熱成像設(shè)備全部依賴進(jìn)口。


▲熱釋電紅外探測(cè)器


但基于該技術(shù)在軍事領(lǐng)域的重要運(yùn)用和敏感性,早期的紅外熱成像探測(cè)器芯片技術(shù)不僅被美國(guó)、法國(guó)、以色列和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家牢牢掌握,同時(shí)還長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)格的出口審批制度甚至禁運(yùn)。


直到2000年左右,法國(guó)開(kāi)始每年向我國(guó)出口少量工業(yè)級(jí)低端紅外熱成像產(chǎn)品,并明確不允許應(yīng)用在軍事領(lǐng)域。


值得注意的是,法國(guó)的供貨亦存在設(shè)備價(jià)格昂貴和供貨周期長(zhǎng)的缺點(diǎn),導(dǎo)致我國(guó)的紅外熱成像芯片技術(shù)仍然處于卡脖子的狀態(tài)。


當(dāng)時(shí)間的指針滑到21世紀(jì)的第一個(gè)十年,我國(guó)軍品業(yè)務(wù)的發(fā)展需求和國(guó)產(chǎn)芯片崛起的呼聲越來(lái)越高,但外部面臨著西方發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)封鎖和鉗制,內(nèi)部亦存在自主研發(fā)技術(shù)不足的困境。因此,我國(guó)紅外熱成像技術(shù)的自主研發(fā)已迫在眉睫。


三、十余年長(zhǎng)途跋涉,國(guó)產(chǎn)紅外熱成像技術(shù)的崛起


2008年前后,我國(guó)陸續(xù)有企業(yè)走上紅外熱成像技術(shù)的自主研發(fā)之路,砸資金采購(gòu)設(shè)備、半導(dǎo)體材料、搭建廠房、自建產(chǎn)線、引進(jìn)研發(fā)人才……一步一個(gè)腳印地搭建起從上游紅外熱成像探測(cè)器到中游機(jī)芯,再到下游紅外熱成像整機(jī)的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。


尤其在上游紅外熱成像探測(cè)器的研發(fā)中,如何突破國(guó)外對(duì)我國(guó)先進(jìn)制造工藝和封裝等技術(shù)的封鎖,亦成為這場(chǎng)紅外熱成像技術(shù)翻身仗勝利的關(guān)鍵所在。


與此同時(shí),我國(guó)各省市政府也相應(yīng)出臺(tái)了各項(xiàng)相關(guān)政策,涉及財(cái)政補(bǔ)貼、稅務(wù)優(yōu)惠、人才補(bǔ)貼等各個(gè)層面,進(jìn)一步為我國(guó)紅外熱成像技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化發(fā)展提供了良好的發(fā)展環(huán)境和強(qiáng)力支持。


其中,國(guó)務(wù)院分別于2014年和2015年出臺(tái)的《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》和《中國(guó)制造2025》,更是直接將集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提高到了國(guó)家層面,著力提升包括紅外熱成像探測(cè)器芯片在內(nèi)的國(guó)產(chǎn)IC設(shè)計(jì)制造水平,以及封裝和測(cè)試技術(shù)的自主發(fā)展能力。


在這一場(chǎng)紅外熱成像技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的翻身仗中,除了中科院各下屬單位和國(guó)家軍工企業(yè)發(fā)力外,還有不少民營(yíng)企業(yè)嶄露頭角,高德紅外、大立科技、睿創(chuàng)微納、華中數(shù)控等民營(yíng)企業(yè)更是逐漸在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)占據(jù)一席之地。



1、高德紅外:紅外熱成像企業(yè)標(biāo)桿,紅外技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈布局


“十年前我剛進(jìn)公司的時(shí)候,我們的公司規(guī)模僅有500人。”高德紅外民品市場(chǎng)總監(jiān)金朝昊感嘆道。


實(shí)際上,成立于1999年的高德紅外最初并不研發(fā)探測(cè)器,而是通過(guò)進(jìn)口探測(cè)器的方式,做紅外熱成像儀的整機(jī)和系統(tǒng),處于產(chǎn)業(yè)鏈中游。


2003年“非典”疫情的爆發(fā),高德紅外憑借智能型紅外自動(dòng)搜索測(cè)溫系統(tǒng)在這場(chǎng)抗疫戰(zhàn)中“一戰(zhàn)成名”,但當(dāng)時(shí)的核心元器件仍然依靠進(jìn)口,并一直受到美、法等國(guó)家的封鎖,這讓高德紅外創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)黃立更加堅(jiān)定自研紅外核心器件的決心。


針對(duì)紅外熱成像技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化布局,黃立制定了覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展規(guī)劃,并將自研第一槍打在紅外熱成像探測(cè)器芯片上。


▲高德紅外創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)黃立


2010年高德紅外在深圳證券交易所成功上市,黃立決定將IPO募集的近20億人民幣盡數(shù)投入探測(cè)器的研發(fā)中,并大力招兵買(mǎi)馬組建了一支近200人規(guī)模的研發(fā)及生產(chǎn)團(tuán)隊(duì),在自研國(guó)產(chǎn)芯的道路上一路馳騁。


目前,高德紅外已搭建起兼具制冷與非制冷的三條紅外熱成像探測(cè)器批產(chǎn)線,包括8英寸0.25μm批產(chǎn)型氧化釩非制冷紅外探測(cè)器生產(chǎn)線、8英寸0.5μm碲鉻汞制冷紅外探測(cè)器生產(chǎn)線,以及8英寸0.5μm批產(chǎn)型二類超晶格制冷紅外探測(cè)器生產(chǎn)線,擁有覆蓋制冷/非制冷探測(cè)器及機(jī)芯、制冷機(jī)、便攜式紅外偵查儀、手持測(cè)溫?zé)嵯駜x等、人體測(cè)溫?zé)嵯駜x多個(gè)主要產(chǎn)品。


“高德紅外已發(fā)展為一家民營(yíng)軍工企業(yè),是我國(guó)紅外熱成像領(lǐng)域的標(biāo)桿企業(yè)。”金朝昊談到,目前高德紅外的軍工業(yè)務(wù)占總業(yè)務(wù)比例70%,民用業(yè)務(wù)占比30%。


值得一提的是,在人體測(cè)溫領(lǐng)域,高德紅外還基于多年來(lái)積累的大量人體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù),自研了相關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)算法,以更好紅外熱成像技術(shù)與AI技術(shù)相結(jié)合。


2、大立科技:十年基本實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代,六百萬(wàn)像素探測(cè)器領(lǐng)先國(guó)外水平


大立科技的前身浙江省測(cè)試技術(shù)研究所成立于1984年,其紅外熱成像技術(shù)發(fā)展則始于1993年,這一年,名字還叫“大立機(jī)電”的大立科技研制出了國(guó)內(nèi)首臺(tái)一體化紅外熱電視。


“實(shí)際上,它解決的是電力上非接觸式測(cè)溫的需求?!贝罅⒖萍籍a(chǎn)品經(jīng)理陳紅強(qiáng)談到,公司雖然在1993年就已開(kāi)始投入紅外熱成像技術(shù)的研發(fā),但真正明確國(guó)產(chǎn)化布局要從2003年講起。


2003年,隨著我國(guó)軍事技術(shù)的發(fā)展,紅外熱成像技術(shù)作為軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一,其國(guó)產(chǎn)化的重要性愈發(fā)凸顯。


“紅外熱成像技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,不可能受制于國(guó)外?!被谶@一想法,大立科技董事長(zhǎng)龐惠民開(kāi)始著手紅外熱成像技術(shù)的布局,并在2005年開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模的資金投入。


▲大立科技董事長(zhǎng)龐惠民


歷經(jīng)五年的研發(fā),大立科技終于在2008年取得了初步成果,成功研制出320×240 35μm紅外熱成像探測(cè)器芯片,并成功在深圳證券交易所上市,無(wú)疑也為我國(guó)紅外產(chǎn)業(yè)的國(guó)產(chǎn)化發(fā)展增添了信心。


但2008年大立科技研發(fā)的探測(cè)器還較為低端,只能小規(guī)模自主替代進(jìn)口芯片,直到2013年才真正實(shí)現(xiàn)完全替代。


2009年,大立科技研制了384×288 35μm探測(cè)器;2012年,其又成功研制出160×120、384×288、640×480 25um探測(cè)器;2014年研發(fā)640×480 17μm探測(cè)器;2017年沖進(jìn)高端行列,研制出1280×1024探測(cè)器;2018年研制成功1920×1080探測(cè)器,并緊接在2019年研制3072×2048探測(cè)器,成功實(shí)現(xiàn)在像素層面領(lǐng)先國(guó)外水平。


▲大立科技19201080像素非制冷焦平面探測(cè)器成像效果


從布局研發(fā)到基本實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代,大立科技整整走了十年。如今,其產(chǎn)業(yè)鏈已覆蓋紅外熱成像探測(cè)器、機(jī)芯、整機(jī)系統(tǒng)等多個(gè)環(huán)節(jié),擁有軍品非制冷焦平面紅外探測(cè)器(非晶硅)產(chǎn)業(yè)化基地,成為我國(guó)少數(shù)擁有紅外熱成像技術(shù)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的公司之一。


3、睿創(chuàng)微納:專攻非制冷紅外熱成像探測(cè)器


相比于高德紅外和大立科技,成立于2009年的睿創(chuàng)微納則顯得尤為年輕,其前身為睿創(chuàng)有限,直到2016年才更名為睿創(chuàng)微納。同時(shí),它在2010年還成立了一家全資子公司艾睿光電,專攻非制冷紅外熱成像探測(cè)器芯片。


睿創(chuàng)微納董事長(zhǎng)、總經(jīng)理馬宏博士畢業(yè)于華中科技大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè),曾擔(dān)任武漢郵電科學(xué)研究院光電研發(fā)工程師、深圳世紀(jì)晶源光子技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)&總經(jīng)理。


▲睿創(chuàng)微納董事長(zhǎng)、總經(jīng)理馬宏


整體來(lái)看,睿創(chuàng)微納在紅外熱成像領(lǐng)域的布局較為集中,主要針對(duì)探測(cè)器和機(jī)芯產(chǎn)品,相對(duì)高德紅外和大立科技兩家企業(yè)來(lái)說(shuō)更專注于紅外產(chǎn)業(yè)鏈上游,卻也因此實(shí)現(xiàn)了較為快速的增長(zhǎng)。


2012年,該公司發(fā)布了384×288 35μm探測(cè)器,正式拉開(kāi)自身在紅外熱成像領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化序幕;2015年研發(fā)1024×768 14μm探測(cè)器;2017年研制640×512 12μm探測(cè)器,比法國(guó)著名的紅外探測(cè)器公司ULIS還要領(lǐng)先一年;2018年研發(fā)12801024 12μm探測(cè)器,成功邁入百萬(wàn)級(jí)像素陣營(yíng)。


這一系列的技術(shù)積累,亦幫助睿創(chuàng)微納在2019年敲開(kāi)了科創(chuàng)板上市的大門(mén)。


目前,睿創(chuàng)微納的紅外熱成像技術(shù)布局已覆蓋紅外MEMS芯片、探測(cè)器、機(jī)芯及整機(jī)系列產(chǎn)品。但在馬宏看來(lái),現(xiàn)階段我國(guó)紅外民用市場(chǎng)仍處于初期發(fā)展階段,并主要集中在智能安防監(jiān)控領(lǐng)域,而正在萌芽中的汽車(chē)輔助駕駛、個(gè)人消費(fèi)電子和工業(yè)測(cè)溫等應(yīng)用場(chǎng)景,亦有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?


未來(lái),該公司還將重點(diǎn)研發(fā)小像元間距紅外傳感器、晶圓級(jí)真空封裝、ASIC圖像處理專用芯片等技術(shù),進(jìn)一步拓展紅外技術(shù)布局。


四、非制冷探測(cè)器基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代,軍用市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Υ?/strong>


歷經(jīng)十余年發(fā)展,我國(guó)國(guó)產(chǎn)紅外熱成像探測(cè)器芯片產(chǎn)業(yè)已從最初全部依賴國(guó)外進(jìn)口,逐步實(shí)現(xiàn)了與國(guó)外相同水平的基本替代。


今年2月長(zhǎng)城證券發(fā)布最新研究報(bào)告顯示,目前我國(guó)的紅外熱成像市場(chǎng)仍以軍用紅外應(yīng)用為主導(dǎo),包括中國(guó)電子科技集團(tuán)、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)和中國(guó)航天科技集團(tuán)等軍工企業(yè)仍占據(jù)著紅外市場(chǎng)較大的份額。


但隨著近年來(lái)民用紅外市場(chǎng)需求的增長(zhǎng),以及部分民營(yíng)紅外企業(yè)在軍工方向的研發(fā)實(shí)力增強(qiáng),以高德紅外、大立科技、艾睿光電和華中數(shù)控等民營(yíng)企業(yè)亦逐步在我國(guó)的紅外熱成像產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要地位。


“從數(shù)量級(jí)角度看,我國(guó)紅外民用市場(chǎng)的數(shù)量級(jí)比軍用市場(chǎng)更高?!钡鸪灰舱J(rèn)為,從產(chǎn)值角度看,由于我國(guó)軍工市場(chǎng)應(yīng)用的紅外熱成像設(shè)備比民用市場(chǎng)更高端,因此我國(guó)軍工市場(chǎng)的產(chǎn)值規(guī)模比民用市場(chǎng)更高。


不足的是,實(shí)際上我國(guó)紅外熱成像技術(shù)在民品上的應(yīng)用較少,除了軍用之外,目前仍以電力行業(yè)等高端工業(yè)的非接觸式測(cè)溫應(yīng)用為主。



“這次疫情使用紅外熱像儀來(lái)進(jìn)行人體測(cè)溫,實(shí)際上是紅外技術(shù)在民用領(lǐng)域的一個(gè)重要突破?!标惣t強(qiáng)談到,以前紅外熱成像技術(shù)在民品市場(chǎng)主要應(yīng)用在打獵和輔助駕駛應(yīng)用中,但這兩個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用仍然是小眾市場(chǎng)。


一方面,我國(guó)擁有持槍證的人較少,實(shí)際上這部分產(chǎn)品更多的是銷往國(guó)外;另一方面,紅外熱像儀能夠作為車(chē)載夜視儀,輔助汽車(chē)在夜間的出行,但這類輔助駕駛設(shè)備只有在高端車(chē)上才配備。


因此從應(yīng)用層面看,我國(guó)紅外熱成像在行業(yè)上的廣泛應(yīng)用,仍然以導(dǎo)彈、軍機(jī)、坦克等軍用設(shè)備,以及工業(yè)領(lǐng)域的非接觸式測(cè)溫應(yīng)用為主。


若從技術(shù)類別上看,陳紅強(qiáng)也談到,目前我國(guó)的非制冷型探測(cè)器已基本實(shí)現(xiàn)進(jìn)口的國(guó)產(chǎn)化替代,但在制冷型探測(cè)器領(lǐng)域,我國(guó)的制冷型探測(cè)器性能和技術(shù)與國(guó)外領(lǐng)先企業(yè)相比,仍存在一定的差距,很難做到完全替代。


“與國(guó)外頂尖的企業(yè)相比,目前我國(guó)落后了十年的技術(shù)水平,也就是至少落后一代的產(chǎn)品?!标惣t強(qiáng)說(shuō),這主要體現(xiàn)在制冷型探測(cè)器這類高端技術(shù)上。


由于制冷型探測(cè)器需要超低溫環(huán)境下工作,探測(cè)器表面越低,它接收能量的反應(yīng)就越靈敏。國(guó)內(nèi)一般是通過(guò)液氮將探測(cè)器溫度降低,而國(guó)外已經(jīng)能研發(fā)出極小的壓縮機(jī),能夠迅速地將探測(cè)器表面溫度降到零下200℃,而這類制冷型探測(cè)器在國(guó)內(nèi)尚未有廠家能夠生產(chǎn)。


“從全球角度來(lái)看,我國(guó)的紅外熱成像技術(shù)雖說(shuō)不是最頂尖的,但已經(jīng)進(jìn)入第一梯隊(duì)?!苯鸪徽f(shuō)。


根據(jù)全球紅外熱像儀調(diào)查機(jī)構(gòu)Maxtech International統(tǒng)計(jì),在2014年全球民用紅外熱像儀市場(chǎng) 中,美國(guó)FLIR公司處于絕對(duì)領(lǐng)先地位,占全球市場(chǎng)份額40%,其余企業(yè)的市場(chǎng)份額均未超過(guò)5%。



其中,我國(guó)高德紅外和大立科技分別占據(jù)全球3%的市場(chǎng)份額,仍是全球民用紅外熱像儀領(lǐng)域不可小覷的競(jìng)爭(zhēng)者。


實(shí)際上,我國(guó)紅外熱成像市場(chǎng)不管是軍用領(lǐng)域還是還是民用領(lǐng)域,都十分具有增長(zhǎng)潛力。


在軍用紅外市場(chǎng),據(jù)Maxtech International及北京歐立信咨詢中心預(yù)測(cè),2023年全球軍用紅外市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到107.95億美元(約764.43億人民幣),雖主要以歐美發(fā)達(dá)國(guó)家占據(jù)主要地位,但我國(guó)軍隊(duì)紅外熱像儀配備相對(duì)較少,隨著國(guó)家積極推進(jìn)軍隊(duì)信息化和武器裝備的現(xiàn)代化建設(shè),包括單兵、坦克裝甲車(chē)輛、艦船和紅外制導(dǎo)武器等紅外裝備市場(chǎng)也將迎來(lái)快速發(fā)展階段。


長(zhǎng)城證券最新發(fā)布報(bào)告顯示,未來(lái)我國(guó)軍用紅外市場(chǎng)規(guī)模約340億人民幣,若紅外系統(tǒng)以10年為更新周期,那么我國(guó)每年軍用紅外市場(chǎng)的平均規(guī)模將在30億人民幣以上。



在民用市場(chǎng),Maxtech International及北京歐立信咨詢中心預(yù)測(cè),2023年全球民用紅外市場(chǎng)規(guī)模將 達(dá)74.65億美元(約528.62億人民幣)。紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛,但目前國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需求仍未完全開(kāi)發(fā),隨著我國(guó)電力、車(chē)載、安防等傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展,以及新興市場(chǎng)需求的增長(zhǎng),我國(guó)民用紅外市場(chǎng)亦存在較大的發(fā)展?jié)摿Α?


其中在安防領(lǐng)域,《中國(guó)安防》預(yù)測(cè),十三五期間(2016–2020年),我國(guó)紅外產(chǎn)品安防監(jiān)控領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)150至200億人民幣,年復(fù)合增長(zhǎng)率降超過(guò)20%,并隨著消防、電力和工程建設(shè)等領(lǐng)域需求的增長(zhǎng),我國(guó)其他民用紅外熱像儀市場(chǎng)需求或?qū)⑦_(dá)200億人民幣。



五、疫情風(fēng)波后,紅外熱成像市場(chǎng)會(huì)退潮嗎?


在今年的新冠肺炎疫情中,紅外熱成像技術(shù)為我國(guó)抗擊疫情發(fā)揮了重要作用,包括高德紅外、大立科技、睿創(chuàng)微納、華中數(shù)控在內(nèi)的廠商均及時(shí)響應(yīng)號(hào)召,持續(xù)加班加點(diǎn)進(jìn)行疫情防控物資的生產(chǎn),成為我國(guó)新冠肺炎抗疫戰(zhàn)中重要的主力軍之一。


從另一角度看,這亦是我國(guó)國(guó)產(chǎn)紅外熱成像技術(shù)接受全民檢閱的一次機(jī)遇和挑戰(zhàn)。


在陳紅強(qiáng)看來(lái),這場(chǎng)新冠肺炎疫情對(duì)國(guó)內(nèi)的紅外熱成像探測(cè)器產(chǎn)業(yè)是一個(gè)很大的考驗(yàn),在龐大的紅外測(cè)溫設(shè)備需求增長(zhǎng)下,有越來(lái)越多的企業(yè)深刻認(rèn)識(shí)到,想要大規(guī)模地生產(chǎn)紅外熱成像儀,必須自身掌握核心芯片技術(shù)的生產(chǎn)能力。


但從體溫監(jiān)測(cè)角度看,陳紅強(qiáng)對(duì)紅外熱成像技術(shù)在民用市場(chǎng)的應(yīng)用落地拓展并不樂(lè)觀?!斑@與2003年的‘非典’疫情情況相似,紅外熱成像測(cè)溫設(shè)備只會(huì)在疫情期間具有廣泛的應(yīng)用,疫情結(jié)束后它的應(yīng)用需求會(huì)迅速降低?!彼f(shuō)。


一方面,與普通的體溫監(jiān)測(cè)設(shè)備相比,紅外熱像儀的成本較高,隨著疫情結(jié)束后體溫監(jiān)測(cè)需求性逐漸減低,許多企業(yè)不會(huì)不會(huì)再投入巨大成本購(gòu)入熱像儀設(shè)備;另一方面,紅外熱像儀初期使用方面,但是后期維護(hù)需要定期校驗(yàn),維護(hù)成本也不低。


與此同時(shí),這次疫情亦暴露出我國(guó)紅外熱成像產(chǎn)業(yè)在半導(dǎo)體原材料方面,仍無(wú)法擺脫國(guó)產(chǎn)化替代的問(wèn)題。其中,在紅外熱像儀需求急劇增長(zhǎng)的形勢(shì)下,華中數(shù)控的美國(guó)ISSI內(nèi)存芯片嚴(yán)重庫(kù)存不足,在國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)商中也難以迅速找到替代品。


因此,如何擺脫對(duì)國(guó)外基礎(chǔ)原材料和基礎(chǔ)工藝的依賴,亦是我國(guó)在實(shí)現(xiàn)紅外熱成像探測(cè)器芯片自主化的同時(shí),需要進(jìn)一步思考和努力的方向。


▲華中數(shù)控董事長(zhǎng)陳吉紅發(fā)朋友圈求購(gòu)芯片(圖源:CV智識(shí))


針對(duì)這次疫情對(duì)我國(guó)紅外熱成像產(chǎn)業(yè)的影響,金朝昊的態(tài)度則較為樂(lè)觀。“這次疫情對(duì)紅外熱成像技術(shù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的促進(jìn)和推動(dòng)作用,讓更多人了解這項(xiàng)技術(shù),以及這項(xiàng)技術(shù)能帶來(lái)的眾多可能性。”他談到,經(jīng)過(guò)這場(chǎng)疫情,會(huì)有更多的企業(yè)來(lái)思考,是否能利用紅外熱成像這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行跨行業(yè)的結(jié)合。


例如,高德紅外已經(jīng)與部分AI行業(yè)進(jìn)行合作,將紅外熱成像技術(shù)與人臉識(shí)別技術(shù)相結(jié)合,讓設(shè)備在刷臉的同時(shí)進(jìn)行測(cè)溫。據(jù)了解,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在疫情中實(shí)現(xiàn)落地。


“我認(rèn)為這一波疫情帶起來(lái)對(duì)紅外熱成像的認(rèn)知和需求,并不會(huì)因疫情的結(jié)束而衰退,反而會(huì)促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)往各個(gè)行業(yè)滲透。”金朝昊認(rèn)為,從新基建角度看,一是紅外熱成像技術(shù)能夠與AI、物聯(lián)網(wǎng)、AIoT、5G和大數(shù)據(jù)等新興行業(yè)逐漸結(jié)合,衍生出各類新的產(chǎn)品和應(yīng)用;二是新基建對(duì)特高壓發(fā)展的需求,也將促進(jìn)紅外熱成像技術(shù)在電力設(shè)備檢測(cè)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。


六、結(jié)語(yǔ):國(guó)產(chǎn)紅外熱成像探測(cè)器十年翻身仗


回顧我國(guó)紅外熱成像技術(shù)自主發(fā)展的十年“長(zhǎng)征”,是一個(gè)甘于寂寞地從零開(kāi)始探索、潛心研發(fā)的產(chǎn)業(yè)故事,亦是一部拼盡全力掙脫國(guó)外技術(shù)枷鎖、一步步走向自主自強(qiáng)的奮斗史。


一路走來(lái),國(guó)產(chǎn)紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展歷程中,既有認(rèn)準(zhǔn)方向后一鼓作氣向前沖的創(chuàng)業(yè)先鋒和技術(shù)人才,也有從經(jīng)濟(jì)、政策、人才、技術(shù)等多方面給予產(chǎn)業(yè)支持,擔(dān)當(dāng)沖鋒后盾的國(guó)家和地方政府,這些因素對(duì)我國(guó)紅外熱成像產(chǎn)業(yè)想要打贏這場(chǎng)翻身仗而言,缺一不可。


如今,疫情的爆發(fā)讓我們直接看到了紅外熱成像技術(shù)的“匠人”們,自十年前開(kāi)始的未雨綢繆再次發(fā)揮了重要作用。十年一晃而過(guò),我國(guó)的紅外熱成像探測(cè)器芯片從最初受西方發(fā)達(dá)國(guó)家鉗制,發(fā)展至今已基本實(shí)現(xiàn)進(jìn)口的國(guó)產(chǎn)化替代。


雖然目前我國(guó)能真正實(shí)現(xiàn)紅外熱成像技術(shù)自主研發(fā)的企業(yè)仍屈指可數(shù),產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程還較為短暫,同時(shí)高精技術(shù)和市場(chǎng)份額相比國(guó)外領(lǐng)先企業(yè)依然存在一定差距,但這幾個(gè)玩家也已經(jīng)成為國(guó)產(chǎn)紅外熱成像探測(cè)器芯片的重要替代力量。


如此看來(lái),我國(guó)的紅外熱成像產(chǎn)業(yè)已走在了一條正確的道路上,并卯足了勁向前追趕?,F(xiàn)階段,它的國(guó)產(chǎn)化、批產(chǎn)化和低成本發(fā)展,也正進(jìn)一步給紅外熱成像產(chǎn)業(yè)乃至更廣泛的行業(yè)帶來(lái)技術(shù)創(chuàng)新。


從軍用市場(chǎng)到民用市場(chǎng),從導(dǎo)彈裝甲到樓宇安防,我國(guó)紅外熱成像技術(shù)的布局應(yīng)用正不斷拓展,同時(shí)隨著AI、物聯(lián)網(wǎng)、5G和汽車(chē)電子等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,以及國(guó)家新基建的推動(dòng),紅外熱成像技術(shù)是否能挖掘出更多的可能性,國(guó)產(chǎn)紅外芯片產(chǎn)業(yè)能否有朝一日立于世界潮頭,亦有無(wú)限的潛力和想象空間。


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