盘点国产非制冷红外探测器芯片

十年前，国内红外探测器芯片我国掀起了一股国产红外热成像探测器芯片自研热潮，想要摆脱红外核心器件受制于人的局面。从靠反向工程，仿制起步的国产化中，历经十余年的发展，我国非制冷红外热成像探测器芯片已成功基本实现国产化替代。在疫情中，红外热成像技术为我国抗击疫情发挥了重要作用，也被人们所熟知。

从红外探测器到机芯再到整机，十余年浮沉中，不少国内民营企业崭露头角并脱颖而出，像高德红外、大立科技、艾睿光电均有着各领风骚的产品。

高德红外

成立之初的高德红外只是进口探测器，在二十余年的发展中，现在已搭建起兼具制冷与非制冷的三条红外热成像探测器批产线，包括8英寸0.25μm批产型氧化钒非制冷红外探测器生产线、8英寸0.5μm碲铬汞制冷红外探测器生产线，以及8英寸0.5μm批产型二类超晶格制冷红外探测器生产线，覆盖制冷/非制冷探测器及机芯。

高德红外的红外焦平面探测器芯片由拥有完全自主知识产权的“中国红外芯”研制，已经能进行批量生产。

晶圆级探测器，图源：高德红外

目前高德红外集团旗下高芯科技有四款晶圆级探测器。晶圆级封装（WLP）是直接在整个晶圆片上完成高真空封装测试程序之后，再进行划片切割制成单个红外探测器的工艺流程。红外技术应用于消费电子市场主要需要解决的问题就是微型化和低成本，晶圆级封装恰好能满足这一需求。

高芯科技的晶圆级封装红外探测器全系列都有着NETD小于40mk的高灵敏度，体积最小低至16x14x2.6mm，同时内置14bit的ADC。除了GST 417W是17μm像元间距，其余三款均为12μm像元间距。这四款使用的都是氧化钒敏感材料，热响应时间可以做到<12ms。

从自主完成原材料提纯、生长，到芯片的流片、制造、封装与测试的全套流程各项指标上高德红外都处于国际领先位置。

大立科技

大立科技从2013年起开始实现红外热成像芯片的自主替代，此前都只是小规模替代。目前大立科技已经具有非制冷红外焦平面探测器已有产业化规模。主要量产像元间距25μm/17μm/15μm/12μm等型谱系列产品。

DLC384-25μm，图源：大立科技

在像素这一项指标上，大立科技一直处于国内外领先水平，从2017年研制出1280×1024探测器开始冲进高端行列，到2019年已经研制出3072×2048探测器。大立科技的红外探测器在像素层面上领先国外水平这是毫无疑问的。

目前市面上应用最多的是DLC384-25μm系列和DLD384-17μm系列。

DLC384/25μm在敏感材料上没有选择氧化钒，采用了非晶硅，热响应速度与高德红外基本一致，NETD同样小于40mk，属于同类产品中的高灵敏度。DLD384/17μm系列在灵敏度上也不差，NETD小于50mk。这两款探测器芯片技术参数大同小异，都采用CMOS-MEMS工艺，响应快、分辨率高、灵敏度高、固定图形噪声低，在国内测温、监控、车载夜视领域都占据相当的市场份额。

艾睿光电

艾睿光电发力点较为集中在红外热成像领域，主要是探测器和机芯产品。2020年搭载自主研发的ASIC处理器芯片的全系列红外热成像模组已经大批量产。

艾睿光电产品图，来源：艾睿光电

艾睿光电只做20μm以下的探测器芯片，10μm探测器RTDS101M采用了氧化钒敏感材料和微测辐射热计技术，NETD小于50mk，同样内置14bit ADC。热响应时间在12ms上又更进一步，可以做到小于10ms。这个系列分辨率极高，为1280x1024，可以满足高灵敏度下的高清成像需求。

RTD3172CR是17μm系列下采用陶瓷封装的探测器芯片，分辨率为384×288。同样采用氧化钒敏感材料和微测辐射热计技术，NETD小于40mk，同时带有片上6位非均匀性校正功能。这个系列在50Hz，25℃工况下有极低的功耗，小于80mW。这种功耗低、体积小、无TEC的探测器芯片非常适合于低功耗、尺寸敏感的应用场合。

小结

在非制冷红外焦平面探测器芯片上，目前以这些红外探测器芯片龙头为首已经实现了国产完全替代，技术水平稳居国际第一梯队。在较大面阵芯片上，红外探测器芯片量产后成本的下降将有很多领域的应用空间都会打开，包括安防监控、汽车自动驾驶。小面阵芯片则更多的应用在物联网、安防、消防等领域，随着物联网和5G发展，也会有可预期的增长。