红外热成像芯片是实现红外成像技术的关键环节
据报道,大家都听说过红外成像技术,红外热成像技术在疫情中发挥了重要作用。红外成像技术作为一种应用广泛的高新技术,不仅在医学上,而且在汽车、电力、安全等领域都有深入的应用。
红外热成像芯片BQ29330DBT是实现红外成像技术的关键环节。与生活中常见的手机芯片不同,汽车芯片和红外热成像芯片是一种特殊的芯片。由于其噪声等效温差,非制冷红外芯片(NETD)指标较低,广泛应用于民用领域。这种红外芯片用于我们日常生活中看到的热成像设备。相应的制冷红外芯片多用于军事等高端领域,基本上是各国禁止出口的产品。
国内替代道路的红外芯片
红外热成像检测芯片作为红外热成像仪的核心部件,直接决定了设备最终成像的分辨率和灵敏度。它可以帮助设备收集红外温度数据和热分布信息。虽然红外芯片不同于生活中常见的手机芯片和汽车芯片,但它们的情况与两者有些相似。他们经历了一个长期的国内替代和崛起的过程。十多年前,中国的红外芯片,无论是制冷还是非制冷,都严重依赖进口,是西方的主要目标之一。
首先看看制冷红外检测芯片。制冷红外探测器本质上是一种光子探测器。为了充分发挥其最佳性能,需要在低温下冷却。该系统的复杂性使得制冷红外线的价格居高不下,从而限制了其应用和发展。到目前为止,制冷红外线仅应用于军事领域和少数工业领域,对灵敏度要求很高。在制冷红外领域,国内参与的参与者很少,主要是由于国内主要军事研究机构的推广。目前,私营企业的参与者可以找到详细信息,很少有技术指标可以与国外竞争。高德红外(高新技术)是其中之一。
非制冷红外依靠反向工程从模仿开始,经过近十年的发展,摆脱了红外核心设备的局面。突破国外对中国先进制造技术和包装技术的封锁,已成为国内替代红外热成像技术的关键。目前,国内非制冷红外热成像探测器芯片行业最初依赖国外进口,实现了与国外相同水平的替代,甚至在某些方面完成了超越。民用红外市场需求的增长发挥了不小的作用,最重要的是除了军事企业,民营红外企业研发实力不断增强和突破,高德红外、大力技术、艾瑞光电、海康这些民营企业在国内红外热成像行业占有重要地位。
非制冷红外技术不断突破,开拓红外探测民用市场
与制冷红外不同,非制冷红外可以在室温下工作。虽然灵敏度和观测距离较短,但在成本、功耗、重量和使用寿命方面具有优势。在大多数民用应用中,非制冷红外显示的性能完全足够,工艺技术阈值相对较低。
红外探测器可以在民用领域应用多晶硅技术。非制冷红外芯片的热元件材料(VOx)和非晶硅(α-Si),负责感知红外辐射。氧化钒具有较高的含量TCR,多晶硅的TCR事实上,它并不比氧化钒弱,但受自身无定形结构的限制,往往比氧化钒弱NETD不如氧化钒,噪音会高出大约两个数量级。
物理特性引起的噪声意味着成像质量存在天然差距,但与两者的成本相比,这一差距在民用领域并没有那么大。非晶硅以较低的成本拥有稳定的市场份额。随着成本的降低和像素水平的不断突破,非晶硅红外芯片在温度测量、监测和车载夜视等领域占有很大的市场份额。低成本的向下探索扩大了民用红外探测的应用空间。
氧化钒不断突破高质量成像技术路线的像元间距。像元间距,红外检测芯片中最受关注的指标,像元间距越小,高质量成像的优势就越大。μm一开始,很难综合考虑氧化钒和非晶硅的成像质量和成本μm像元间距一样,基于非晶硅的红外芯片成像质量开始下降,到12μm像元间距再往下,就是氧化钒的天下。
在25μm到17μm有许多制造商在元间距红外芯片上批量发货。大理科技主要基于非晶硅工艺生产这种元间距产品。实现12μm根据目前的数据,元间距批量发货的制造商包括艾瑞光电和高德红外,他们都走氧化钒路线。在较小的元间距下,目前中国最具竞争力的是艾瑞光电,这是世界上第二款10款μm全球首款88红外芯片μm红外芯片由艾瑞光电推出,反映了国内非制冷红外芯片的领先实力。在这些领先的制造商大规模生产和稀释成本后,高成像质量的红外芯片也可以进入更多的市场。
小结
这些私人非制冷红外检测芯片已经实现了国内替代,技术水平稳步位居世界第一梯队。从市场的角度来看,红外探测器芯片大规模生产后,许多领域的应用空间将被打开,包括安全监控和汽车自动驾驶。随着物联网的发展,小面团芯片更多地应用于物联网、安全、消防等领域。