美國禁止其他國家向中國出售紅外芯片,這家民企花費20億研發成功

在這場疫情之中,除了口罩、呼吸機等醫療設備是稀缺物品,一種叫紅外體溫檢測儀的非接觸式測溫設備也成為了在這場沒有硝煙的醫療物資爭奪戰的緊俏貨,

不同於手持額溫槍等測溫設備,這類產品可以更大範圍更遠距離讓人群中的體溫異常一覽無餘。以響應時間快、非接觸、使用安全等特點,在最初爆發的短短几天內,迅速席捲了商場、車站、機場等各個工作場所。


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紅外探測是指先探測目標紅外熱輻射,然後將探測結果轉換成肉眼可視圖像的技術,通過紅外圖像可以很容易檢測出人體尤其是面部的溫度信息。通過檢測人在呼吸之間鼻孔區域的溫度變化,可以檢測出呼吸的頻率。也可以檢測出人的心率。得到心率,呼吸頻率,以及體溫的特徵以後,就可以區分出健康人或者受感染者。


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紅外探測除了運用於紅外體溫檢測儀之外,還廣泛應用於紅外製導導彈、戰機紅外探測告警、反導反衛、光電對抗、偵察、夜視夜戰等軍事領域以及高鐵運行監測、汽車自動駕駛、安防、消防、物聯網、工業、氣象、醫學等民用領域。


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在這其中,紅外芯片是最核心的器件,紅外芯片全稱叫紅外熱成像探測器芯片其探測敏感度越高、能夠反映的溫差越細微,探測就會越精準。所以它也被分為兩大類,第一類是用於民用和槍械瞄準的非製冷型,第二類是航天、船艦、導彈、科研等高端軍工領域的製冷型。可以滿足在在零下190℃左右的超低溫環境下工作,具有靈敏度高和作用距離遠等特點,同時工藝技術和製造成本也非常高。


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一些些武器裝備只要配上紅外技術後,就能精確地在夜間環境下捕捉到地面十幾公里、空中上百公里的目標。

在20世紀90年代的海灣戰爭中,美國軍隊在陸地戰中至少為500輛坦克裝備了熱像儀作為夜視設備;在2003年的伊拉克戰爭中,平均每個美國士兵都配備1.7個具有紅外熱像儀的產品。


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紅外芯片作為核心技術,長期被美國、法國等少數軍工企業壟斷。它們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級低端紅外熱成像產品,並明確不允許應用在軍事領域。為了防止中國將紅外芯片運用到軍事領域,30萬像素以上的芯片基本封鎖,正常芯片的幀頻是25HZ以上,而出口到中國的紅外芯片全部鎖頻到8.7HZ。

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而在這樣的背景下,畢業於華中科技大學的黃立毅然下海,成立了高德電氣,他是公司紅外熱像儀專有技術的主要研發者,2003年非典爆發的時候,他研發的紅外測溫設備為政府建立疫情檢測網絡起到了重要作用。

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身為紅外領域龍頭的高德紅外,卻一直受到紅外芯片的限制,沒有辦法大展身手,當時國內配額最多的高德紅外,平均每年也只有千餘個左右。

因為擔心高德紅外掌握了先進的紅外探測技術,美國更是藉口高德紅外使用法國紅外芯片製造的紅外熱成像設備銷售到某被美製裁國家,法國政府迫於美國壓力,立即對高德紅外實施了嚴厲的制裁和產品技術封鎖,直接導致高德紅外無芯可用。


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在這種情況下,黃立決定研發紅外芯片。2009年開始, 黃立率科研團隊開始自主研發紅外芯片。

紅外熱成像探測器涉及幾十個專業,專業跨度很大。從材料提純到封裝工藝,每個環節都要一一打通,研發過程十分艱辛。為此,早在研發初期,高德紅外就制定了長期規劃,用10年甚至更長時間搭建從以紅外焦平面探測器為基礎的核心器件到以紅外熱像為核心的綜合光電系統。


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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20億人民幣盡數投入探測器的研發中,並大力招兵買馬組建了一支近200人規模的研發及生產團隊,沒有專業設備,公司千方百計藉助多種途徑購買並自行改裝先進的芯片製造設備。

花費了整整8年的時間,2017年,高德紅外突破了數百項技術難題和數千項工藝難關,終於搭建起三條國內領先、國際先進且完全“自主可控”的紅外探測器(兼具製冷與非製冷)批產線,一舉打破了國外的封鎖與禁運,有效確保了我國紅外探測器的自主可控及軍事裝備安全。


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高德紅外是中國唯一一個全部掌握製冷與非製冷兩大類型、非晶硅和氧化釩兩種材料、碲鎘汞探測器與Ⅱ類超晶格探測器以及12微米以下的紅外公司。

經權威測試,高德紅外智能探測器的靈敏度,綜合參數比法國同類產品高出30%至50%,圖像均勻,探測距離和識別距離更遠。在夜間完全無光源的情況下,形同“超級貓眼”的探測器可清晰夜視幾十公里,跟蹤空中飛機目標距離可達300至400公里。


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目前公司已搭建起兼具製冷與非製冷的三條完全自主知識產權的紅外探測器生產線,包括8英寸0.25μm批產型氧化釩非製冷紅外探測器生產線、8英寸0.5μm碲鉻汞製冷紅外探測器生產線,以及8英寸0.5μm批產型二類超晶格製冷紅外探測器生產線,擁有覆蓋製冷/非製冷探測器及機芯、製冷機、便攜式紅外偵查儀、手持測溫熱像儀等、人體測溫熱像儀多個主要產品。

高德紅外2018年發佈的1280*1024製冷探測器是第一款12微米超小像元、超大規模面陣的探測器,這是國內首款研製成功的像元間距12μm的大面陣製冷探測器,能在探測器距離不變的情況下大幅減小光學及整機系統體積和成本,代表著中國“紅外芯”正式進入“百萬像素”時代。標誌著機載廣電吊艙、偵查搜索衛星、精確制導等夜視夜戰武器系統進入全高清時代。成功打破了歐美在紅外成像系統中高端核心芯片的技術壟斷、實現了進口替代。

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也正是基因高德紅外等一批芯片廠商的努力,使得我國夜視夜戰裝備和精確打擊武器系統不再受制於人,保障了國家安全,而且大批量、低成本的紅外芯片也正被廣泛應用於民用紅外市場,取得了顯著的經濟與社會效益。也使得在這次疫情之中,中國可以快速生產大批量紅外測體溫產品供給全國,而不需要求助其他國家。

值得一提的是,在人體測溫領域,高德紅外還基於多年來積累的大量人體測溫數據,自研了相關機器學習算法,以更好紅外熱成像技術與AI技術相結合。在疫情期間,這家企業向市場提供了2萬多套各類型紅外測體溫產品。同類產品同比增長了100多倍。


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目前以每天1000套的速度保障全國各省市機場、火車站、醫院、超市、學校等人流量大區域的設備交付。


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