红外“视”界,中国“红”军

MEMS2020-11-29 10:01:17

近日,『第十八届“微言大义”研讨会:红外探测技术及应用』在华中科技大学武汉光电国家实验室学术报告厅举办,本次会议由华中科技大学、麦姆斯咨询、上海市物联网行业协会智能传感器专委会主办。来自红外探测产业链上下游企业和科研单位的200余人参与了本次会议,加强了华中科技大学与红外产业界的合作交流,火爆气氛正如武汉这座“火炉”名城。当然,毗邻的武汉光谷更是光电传感器产学研结合的典范。




本次研讨会汇集了全国一流的红外探测器厂商,涉及多种红外探测技术,包括热释电、热电堆、微测辐射热计、量子阱、超晶格等,可谓红外界的“饕餮盛宴”。通过本次会议,让大家更深刻地认识到中国红外探测技术现状,以及取得的巨大进步。正如一位演讲嘉宾所述:“我司的红外探测器已经可以全面取代国外进口产品,目前的取代率已经达到90%,剩余的10%是较老的热像仪机型或客户需求,没有进行取代。”


因此,纵观全球红外探测领域,中国厂商犹如工农“红”军一般,历经“万里长征”,粉碎国外垄断势力,成为红外“视”界的闪耀新星!


一、新型微纳红外探测器


演讲人:华中科技大学 武汉国家光电实验室(筹) 唐江教授




唐江教授主要讲解了:(1)红外探测器的发展与应用,包括热辐射探测、光电探测、气体检测等。(2)新型红外探测器研究进展,包括PbS量子点红外探测器、石墨烯光电探测器、黑磷光电探测器等,重点介绍了PbS量子点技术优势和产业化。(3)课题组研究工作介绍,包括可穿戴心率探测器、波长可区分探测器、纳米尺度红外光学天线等,重点介绍了纳米尺度红外光学天线的研究现状。



红外探测器的发展历程


唐江教授报告带来的思考:PbS非制冷红外探测器方向的研究;PbS调制滤光片方向的研究;纳米天线代替滤波片偏振片结构对红外探测器的性能改进研究。


二、传感器产、学、研结合与创新之路


演讲人:森霸光电 技术总监 郑国恩




郑国恩技术总监主要交流内容:(1)青蒿素:迟到的诺奖。引发大家思考,指出中国不缺专家,缺的是有独创思维的专家!(2)中国专利数量连续5年位居世界首位,转化率却远远低于国际水平。(3)材料创新是传感器创新的基础。(4)调研是创新的前提。(5)产学研结合的关键是责任。“借船下海、租船下海、修船下海”是初创初期科研工作的重要形式。与科研单位、人员建立成果分享体系是产学研结合的最佳之路。(6)森霸光电的产学研实战。(7)喊人+找事:郑总希望与好的项目合作、成就彼此、快乐生活。



森霸光电的产学研实战


三、非制冷红外成像焦平面探测器及其典型应用


演讲人:艾睿光电 芯片负责人 王宏臣




王宏臣总监主要介绍了:(1)红外成像基本知识,包括红外辐射的发现、红外波段大气窗口、不同波段红外成像特征、红外成像技术优势、红外成像典型应用、国内红外成像市场发展等。(2)红外成像探测器技术,包括制冷光子型和非制冷热式两大类探测器区别、焦平面探测器关键指标、非制冷红外成像技术流派。(3)非制冷红外探测器发展:国际非制冷红外探测器发展、我国非制冷红外探测器发展(2003年,华中科技大学易新建团队研究出我国首款非制冷红外焦平面探测器原型,阵列规模为32x32)等、非制冷红外成像技术发展趋势(红外探测器作为一款产品将逐步消亡,集成ISP/SOC的探测器组件将替代探测器)等。(4)艾睿光电公司概况:已建成非制冷红外焦平面探测器与成像机芯研发与量产制造平台,具备批量供货能力。




艾睿光电的红外探测器产品


四、高性能非制冷红外成像焦平面探测器的研制


演讲人:北方广微 副总工程师 李煜




李煜副总工程师重点介绍了:(1)非制冷红外焦平面性能指标,包括基本参数、光电性能、产品接口、环境适应性、可靠性、通用性、成品率等。(2)北方广微640 x 512/17um探测器研制,包括工程设计、探测器研制及小批量试制、货架产品及订单生产(成品率:MEMS芯片为50%,探测器封装为85%;周期供货能力:1000只/月以上;产品可控:自主设计、加工、测试)。(3)产品研制的思考及建议:产品研制全周期管理、技术的继承与创新、综合指标决定产品性能、产品应以用户为中心。(4)红外探测器技术展望。



北方广微640 x 512/17um非制冷红外探测器


五、国产千级到百万级像素非制冷红外探测器


演讲人:大立科技 副总经理 姜利军




姜利军副总经理主要讲解内容:(1)大立科技介绍:红外和安防行业国内A股首家上市公司、国内首家非制冷探测器产业化的厂商、全球安防行业50强。(2)非制冷红外焦平面探测器,包括军品级DL系列探测器、工业级LC系列探测器、消费级WP系列探测器,最小像元间距达到12um。(3)百万级像素非制冷红外焦平面探测器:大立科技从2013年开始研制百万级(1024 x 1024)非制冷探测器,目前量产的产品有DLE1024(15um, 1024 x 1024)、DLE768(15um, 1024 x 768)。(4)非制冷红外阵列传感器:小阵列、陶瓷/晶圆级封装、无TEC,包括DM2516/2512(25um, 160 x 120/120 x 120)、DM1212/1208(12um, 120 x 120 / 80 x 80)。



大立科技非制冷探测器研发历程


六、红外热成像技术物联网应用方案


演讲人:巨哥电子 总经理 沈憧棐




沈憧棐总经理主要介绍了:(1)红外探测的原理与背景。(2)红外热成像仪的原理与应用。(3)低成本、低分辨红外成像系统的目标与设计。(4)红外热成像技术在成本方向的发展趋势,促进行业发展与技术革新的基本动力。(5)巨哥电子产品技术,包括红外热成像仪、低成本红外传感器、图像增强技术、软件库、智能监控和分析平台。



巨哥电子的低成本红外传感器


七、短波红外成像焦平面探测器及其应用


演讲人:国惠光电 研发总监 高美华




高美华总监主要展示了:(1)短波红外简介与意义,突出短波红外探测的优势。(2)短波红外的主要应用方向,如短波红外的人脸识别研究、24小时安防监控、红外夜视、国防军事和生物医疗应用等。(3)InGaAs短波红外探测器的研究,包括焦平面阵列结构和制造工艺流程。(4)国惠光电介绍:拥有微纳米半导体光电器件设计、制造、测试、封装等专业生产设备及工艺实现条件,具备整机装配、环境试验、系统测试等全过程的检测与生产能力。目前,国惠光电对外提供Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体器件代工服务。



国惠光电产品


八、InGa/AsSb二类超晶格红外探测器的产业化展望


演讲人:高德红外 探测器中心副主任 周文洪




周文洪副主任主要介绍了:(1)制冷红外探测器的发展:更高的工作温度、更小的像元尺寸、更大的面阵规模、多色化应用。(2)锑化物超晶格探测器技术:锑化物Ⅱ类超晶格是通过微带实现红外光吸收的人工晶体,其带隙可调,响应波长从短波到30um可调,可以制备短波、中波、长波和多色红外探测器。(3)超晶格探测器的发展现状。(4)超晶格探测器的优势:具有超越量子阱红外探测器的性能和碲镉汞的产业化优势。(5)高德红外探测器发展及规划:中国先进的8英寸0.5μm制冷探测器生产线,从材料到制冷机全自主制造,覆盖碲镉汞(MCT)和二类超晶格(T2SL)技术中国唯一完全自主可控的8英寸0.25μm非制冷红外探测器MEMS生产线,覆盖氧化钒和非晶硅技术;国内最先进的批产型MBE生产线;国内独家研制生产的高性能二类超晶格制冷型探测器达到国际先进水平。



高德红外的8英寸0.5μm制冷探测器生产线


九、CMOS-MEMS热电堆红外传感器


演讲人: 副研究员 徐德辉




徐德辉副研究员讲解了:(1)热电堆红外传感器概述:塞贝克效应、热电偶红外传感器、热电堆红传感器结构和应用、热电堆红传感器发展方向(晶圆级真空封装)。(2)器件模型建立:特别说明传统热电堆红外传感器模型不适用CMOS-MEMS热电堆红外传感器。(3)CMOS-MEMS关键工艺:XeF2硅腐蚀工艺。(4)CMOS-MEMS热电堆红外传感器:集成接口电路、传感器制作结果展示、红外响应、气体浓度测试。(5)总结:利用CMOS-MEMS技术生产高性价比热电堆红外传感器。



CMOS-MEMS热电堆红外传感器


十、红外气体传感器及数据服务在健康家居中的应用


演讲人:汉威集团研究院副院长 威果智能科技总经理 金鑫




金鑫总经理展示了:(1)智能传感器网络的应用架构框架。(2)传感器产品系列:红外二氧化碳传感器、激光PM2.5/10传感器、甲醛传感器。(3)空气电台——传感器与现代网络技术结合的新型发展。威果智能科技实现从垂直到生态系统的物联网业态布局,从线上业务到线下体验的场景应用。



威果智能科技的传感器产品系列


十一、低温金锡键合与TSV技术


演讲人:Silex Microsystems 中国区代表 覃裕平




覃裕平主要演讲内容包括:(1)Silex 公司及MEMS代工业务介绍:Silex成立于2000年,是一家纯MEMS晶圆代工厂,从早期开发到大规模量产全程服务客户,将自定义的工艺模块与新工艺、新材料有效集成。新的8寸MEMS代工线落地北京亦庄,与瑞典已有的8寸线兼容,计划明年完工。(2)Silex代工MEMS芯片的典型应用领域:消费电子(惯性传感器、麦克风、自动对焦)、工业(红外探测器、微镜)、生命科学(微流控、医疗传感器)、电信(光开关、光学收发器)。(3)红外探测器晶圆级封装:低温金锡键合,结合吸气剂实现高真空;CMOS/MEMS释放工艺;结合TSV。



Silex代工MEMS芯片的典型应用领域


十二、基于红外技术的CO和CO2检测仪及MEMS Fab介绍


演讲人: 中船重工第七一〇研究所 战略与产业投资部 吴建得




吴建得部长演讲内容包括:(1)中船重工第七一○研究所介绍:始建于1958年,是我国水中兵器、海洋工程、磁学专业骨干研究所,拥有产业化公司15家。(2)基于近红外线检测的静脉识别系统:是一种类似于指纹识别、虹膜识别的身份信息安全产品,该系统利用近红外线穿透手指后所得的静脉纹路影像来进行身份识别。该技术具有活体识别、无法仿制、特征稳定、高精度、高速度等优势。(3)基于红外技术的CO和CO2检测仪。(4)七一○研究所MEMS Fab介绍:建造于2011年,采用6寸线;累计投资1.7亿元,1200平米洁净室。



基于红外技术的CO和CO2检测仪的原理框图


第十八届“微言大义”研讨会:红外探测技术及应用』结束后,华中科技大学唐江教授还带领大家参观了武汉光电国家实验室。“红外一曲,余音袅袅”,圆满的红外技术展示日徐徐落下。


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