原標題：從軍事技術(shù)封鎖到抗疫立神功，國產(chǎn)紅外芯片十年崛起路

看點：疫情前線的“防衛(wèi)兵”，紅外芯片十年翻身仗的高光時刻。

文/韋世瑋  來源：智東西（ID:zhidxcom）

“全球新型冠狀病毒肺炎確診病例已累計突破249萬例?！?

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

在這一時刻下，口罩、消毒水、體溫監(jiān)測等一系列防疫措施和手段已在全球范圍內(nèi)鋪開，并陷入了物資緊缺的境地，使得一些國家為此“大打出手”。這廂德國剛截下意大利從中國漂洋過海訂購的醫(yī)療物資，那邊又攔下了輸往瑞士的24萬口罩，以及防護服、消毒水……

其中，一種叫做紅外體溫檢測儀的非接觸式測溫設(shè)備，亦成為這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭中，受各個國家虎視眈眈的“獵物”；不同于手持額溫槍等測溫設(shè)備，這類產(chǎn)品可以更大范圍更遠距離讓人群中的體溫異常一覽無余。

在中國疫情發(fā)生的早期，這些非接觸測溫設(shè)備同樣是搶手貨。它們以響應(yīng)時間快、非接觸、使用安全等特點，在疫情最初爆發(fā)的短短幾天內(nèi)，迅速席卷了商場、車站、機場等各個工作場所。

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

實際上，如今國內(nèi)炙手可熱的紅外熱成像探測器芯片市場，曾經(jīng)是西方國家的天下，美國、法國和以色列等國家長期對我國實行核心技術(shù)封鎖。這也使得紅外熱成像探測器芯片成為我國國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)在崛起過程中，除CPU、存儲器等芯片之外的又一發(fā)展重點。

2008年前后，我國掀起了一股國產(chǎn)紅外熱成像探測器芯片自研熱潮。經(jīng)過十余年發(fā)展，我國國產(chǎn)紅外熱成像探測器芯片已成功突破國外封鎖，基本實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。

為了進一步探究我國紅外熱成像產(chǎn)業(yè)的變化與發(fā)展，智東西對國產(chǎn)紅外熱成像探測器芯片產(chǎn)業(yè)做了深入的調(diào)查和研究，同時也與以高德紅外民品市場總監(jiān)金朝昊、大立科技產(chǎn)品經(jīng)理陳紅強等為代表的業(yè)內(nèi)人士進行了深入交流。

漫漫十余載長路，我國國產(chǎn)紅外芯片技術(shù)是如何從處處受西方國家鉗制，一步步走向自主可控替代的？這場翻身仗背后，又有哪些重要玩家默默潛心專研十余年，開拓出不同套路與打法？更重要的是，這場來勢洶洶的新冠肺炎疫情，又將給我國紅外熱成像探測器芯片產(chǎn)業(yè)帶來了哪些機遇和挑戰(zhàn)？

一、疫情點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，國家衛(wèi)健委高級別專家組組長、中國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、工廠和社區(qū)等公共場所的人體測溫設(shè)備需求飆升。

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

緊接著1月30日，國務(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》，將紅外體溫檢測儀及配套零部件等產(chǎn)品納入防疫重點物資，保障生產(chǎn)和輸送的有序進行。

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，加速對紅外體溫檢測儀市場的供應(yīng)。

紅外體溫檢測儀也稱紅外熱像儀，它與一般的額溫槍、耳溫槍不同。從檢測距離看，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，最遠達10米；從檢測數(shù)量看，額溫槍和耳溫槍等都需要一對一檢測，而紅外熱像儀能顯示熱分布圖像，可實現(xiàn)多人同測。

與此同時，紅外熱像儀系統(tǒng)還可以自動進行人檢測、跟蹤臉部溫度，實現(xiàn)全自動測溫，而本文探討的正是這類紅外熱像儀。

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

今年2月，工信部預(yù)計疫情期間全自動紅外熱成像體溫檢測儀需求約6萬臺，手持式約55萬臺。與此同時，隨著紅外感應(yīng)設(shè)備的需求量持續(xù)攀升，未來該市場的短期需求在將達到100億人民幣左右。

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

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

從全國出口總量看，據(jù)我國海關(guān)總署最新消息，我國自3月1日以來共驗放出口了價值102億人民幣的主要疫情防控物資，其中含紅外測溫儀241萬件。

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

而在這火熱的市場背后，實際上是我國紅外熱成像探測器芯片廠商長達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)，國產(chǎn)紅外熱成像技術(shù)的窘境與起點

什么是紅外熱成像探測器芯片？

理論上說，當物體高于絕對零度時，就會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隨著溫度升高而增強，紅外熱成像探測器芯片則是利用這一原理而制作。

我們可以做個類比，它就像是數(shù)碼相機的CMOS傳感器，相機里的CMOS用于可見光成像，而紅外熱成像探測芯片則負責(zé)紅外光成像。

但紅外熱成像探測器芯片在結(jié)構(gòu)設(shè)計、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)碼相機的CMOS傳感器有著較大的不同。就拿技術(shù)周期來說，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被淘汰，而紅外熱成像探測器芯片這類產(chǎn)品的生命周期可延長至2年。

作為紅外熱像儀的最核心部件，紅外熱成像探測器直接決定了設(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，并通過其余零部件進行成像以檢測物體溫度。

從技術(shù)類別上分，紅外熱成像探測器又可分為制冷型和非制冷型探測器。

簡單地說，制冷型探測器需要在零下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等特點，同時工藝技術(shù)和制造成本也非常高。

▲制冷型探測器

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

▲非制冷型探測器

紅外熱成像探測器亦是紅外熱像儀制造中最主要的成本構(gòu)成。據(jù)長城證券在今年2月發(fā)布最新報告數(shù)據(jù)，非制冷熱像儀的探測器成本占比1/3至1/2左右，而制冷型探測器占制冷熱像儀成本高達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器的發(fā)展，民用領(lǐng)域的應(yīng)用市場也正逐漸開拓。

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、抗干擾性強和目標識別能力強等特點，能夠在可見度極低的環(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、坦克、飛機和導(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)備運作檢測，以及輔助駕駛、邊防、消防等場景的觀察和追蹤中。

實際上，紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展始于美國，并長期運用在軍事領(lǐng)域，成為西方發(fā)達國家多年來在實行軍事制裁的重要手段。

例如，在20世紀90年代的海灣戰(zhàn)爭中，美國軍隊在陸地戰(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)爭中，平均每個美國士兵都配備1.7個具有紅外熱像儀的產(chǎn)品。

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

▲熱釋電紅外探測器

但基于該技術(shù)在軍事領(lǐng)域的重要運用和敏感性，早期的紅外熱成像探測器芯片技術(shù)不僅被美國、法國、以色列和日本等發(fā)達國家牢牢掌握，同時還長期對我國實行嚴格的出口審批制度甚至禁運。

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

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

當時間的指針滑到21世紀的第一個十年，我國軍品業(yè)務(wù)的發(fā)展需求和國產(chǎn)芯片崛起的呼聲越來越高，但外部面臨著西方發(fā)達國家的技術(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，我國紅外熱成像技術(shù)的自主研發(fā)已迫在眉睫。

三、十余年長途跋涉，國產(chǎn)紅外熱成像技術(shù)的崛起

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

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

與此同時，我國各省市政府也相應(yīng)出臺了各項相關(guān)政策，涉及財政補貼、稅務(wù)優(yōu)惠、人才補貼等各個層面，進一步為我國紅外熱成像技術(shù)的國產(chǎn)化發(fā)展提供了良好的發(fā)展環(huán)境和強力支持。

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

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

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

“十年前我剛進公司的時候，我們的公司規(guī)模僅有500人?！备叩录t外民品市場總監(jiān)金朝昊感嘆道。

實際上，成立于1999年的高德紅外最初并不研發(fā)探測器，而是通過進口探測器的方式，做紅外熱成像儀的整機和系統(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搜索測溫系統(tǒng)在這場抗疫戰(zhàn)中“一戰(zhàn)成名”，但當時的核心元器件仍然依靠進口，并一直受到美、法等國家的封鎖，這讓高德紅外創(chuàng)始人、董事長黃立更加堅定自研紅外核心器件的決心。

針對紅外熱成像技術(shù)的國產(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器芯片上。

▲高德紅外創(chuàng)始人、董事長黃立

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)投入探測器的研發(fā)中，并大力招兵買馬組建了一支近200人規(guī)模的研發(fā)及生產(chǎn)團隊，在自研國產(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器生產(chǎn)線、8英寸0.5μm碲鉻汞制冷紅外探測器生產(chǎn)線，以及8英寸0.5μm批產(chǎn)型二類超晶格制冷紅外探測器生產(chǎn)線，擁有覆蓋制冷/非制冷探測器及機芯、制冷機、便攜式紅外偵查儀、手持測溫?zé)嵯駜x等、人體測溫?zé)嵯駜x多個主要產(chǎn)品。

“高德紅外已發(fā)展為一家民營軍工企業(yè)，是我國紅外熱成像領(lǐng)域的標桿企業(yè)?！苯鸪徽劦剑壳案叩录t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，在人體測溫領(lǐng)域，高德紅外還基于多年來積累的大量人體測溫數(shù)據(jù)，自研了相關(guān)機器學(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：十年基本實現(xiàn)進口替代，六百萬像素探測器領(lǐng)先國外水平

大立科技的前身浙江省測試技術(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“大立機電”的大立科技研制出了國內(nèi)首臺一體化紅外熱電視。

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

2003年，隨著我國軍事技術(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，其國產(chǎn)化的重要性愈發(fā)凸顯。

“紅外熱成像技術(shù)必須實現(xiàn)國產(chǎn)化，不可能受制于國外?！被谶@一想法，大立科技董事長龐惠民開始著手紅外熱成像技術(shù)的布局，并在2005年開始進行大規(guī)模的資金投入。

▲大立科技董事長龐惠民

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紅外熱成像探測器芯片，并成功在深圳證券交易所上市，無疑也為我國紅外產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化發(fā)展增添了信心。

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

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

▲大立科技19201080像素非制冷焦平面探測器成像效果

從布局研發(fā)到基本實現(xiàn)進口替代，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器、機芯、整機系統(tǒng)等多個環(huán)節(jié)，擁有軍品非制冷焦平面紅外探測器（非晶硅）產(chǎn)業(yè)化基地，成為我國少數(shù)擁有紅外熱成像技術(shù)完全自主知識產(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，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器芯片。

睿創(chuàng)微納董事長、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、深圳世紀晶源光子技術(shù)有限公司董事長&總經(jīng)理。

▲睿創(chuàng)微納董事長、總經(jīng)理馬宏

整體來看，睿創(chuàng)微納在紅外熱成像領(lǐng)域的布局較為集中，主要針對探測器和機芯產(chǎn)品，相對高德紅外和大立科技兩家企業(yè)來說更專注于紅外產(chǎn)業(yè)鏈上游，卻也因此實現(xiàn)了較為快速的增長。

2012年，該公司發(fā)布了384×288 35μm探測器，正式拉開自身在紅外熱成像領(lǐng)域的國產(chǎn)化序幕；2015年研發(fā)1024×768 14μm探測器；2017年研制640×512 12μm探測器，比法國著名的紅外探測器公司ULIS還要領(lǐng)先一年；2018年研發(fā)12801024 12μm探測器，成功邁入百萬級像素陣營。

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

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、探測器、機芯及整機系列產(chǎn)品。但在馬宏看來，現(xiàn)階段我國紅外民用市場仍處于初期發(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輔助駕駛、個人消費電子和工業(yè)測溫等應(yīng)用場景，亦有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?

未來，該公司還將重點研發(fā)小像元間距紅外傳感器、晶圓級真空封裝、ASIC圖像處理專用芯片等技術(shù)，進一步拓展紅外技術(shù)布局。

四、非制冷探測器基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代，軍用市場發(fā)展?jié)摿Υ?/strong>