美国禁止其他国家向中国出售红外芯片,这家民企花费20亿研发成功

在这场疫情之中,除了口罩、呼吸机等医疗设备是稀缺物品,一种叫红外体温检测仪的非接触式测温设备也成为了在这场没有硝烟的医疗物资争夺战的紧俏货,

不同于手持额温枪等测温设备,这类产品可以更大范围更远距离让人群中的体温异常一览无余。以响应时间快、非接触、使用安全等特点,在最初爆发的短短几天内,迅速席卷了商场、车站、机场等各个工作场所。


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红外探测是指先探测目标红外热辐射,然后将探测结果转换成肉眼可视图像的技术,通过红外图像可以很容易检测出人体尤其是面部的温度信息。通过检测人在呼吸之间鼻孔区域的温度变化,可以检测出呼吸的频率。也可以检测出人的心率。得到心率,呼吸频率,以及体温的特征以后,就可以区分出健康人或者受感染者。


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红外探测除了运用于红外体温检测仪之外,还广泛应用于红外制导导弹、战机红外探测告警、反导反卫、光电对抗、侦察、夜视夜战等军事领域以及高铁运行监测、汽车自动驾驶、安防、消防、物联网、工业、气象、医学等民用领域。


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在这其中,红外芯片是最核心的器件,红外芯片全称叫红外热成像探测器芯片其探测敏感度越高、能够反映的温差越细微,探测就会越精准。所以它也被分为两大类,第一类是用于民用和枪械瞄准的非制冷型,第二类是航天、船舰、导弹、科研等高端军工领域的制冷型。可以满足在在零下190℃左右的超低温环境下工作,具有灵敏度高和作用距离远等特点,同时工艺技术和制造成本也非常高。


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一些些武器装备只要配上红外技术后,就能精确地在夜间环境下捕捉到地面十几公里、空中上百公里的目标。

在20世纪90年代的海湾战争中,美国军队在陆地战中至少为500辆坦克装备了热像仪作为夜视设备;在2003年的伊拉克战争中,平均每个美国士兵都配备1.7个具有红外热像仪的产品。


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红外芯片作为核心技术,长期被美国、法国等少数军工企业垄断。它们对我国实行严格的出口审批制度甚至禁运。

直到2000年左右,法国开始每年向我国出口少量工业级低端红外热成像产品,并明确不允许应用在军事领域。为了防止中国将红外芯片运用到军事领域,30万像素以上的芯片基本封锁,正常芯片的帧频是25HZ以上,而出口到中国的红外芯片全部锁频到8.7HZ。

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而在这样的背景下,毕业于华中科技大学的黄立毅然下海,成立了高德电气,他是公司红外热像仪专有技术的主要研发者,2003年非典爆发的时候,他研发的红外测温设备为政府建立疫情检测网络起到了重要作用。

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身为红外领域龙头的高德红外,却一直受到红外芯片的限制,没有办法大展身手,当时国内配额最多的高德红外,平均每年也只有千余个左右。

因为担心高德红外掌握了先进的红外探测技术,美国更是借口高德红外使用法国红外芯片制造的红外热成像设备销售到某被美制裁国家,法国政府迫于美国压力,立即对高德红外实施了严厉的制裁和产品技术封锁,直接导致高德红外无芯可用。


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在这种情况下,黄立决定研发红外芯片。2009年开始, 黄立率科研团队开始自主研发红外芯片。

红外热成像探测器涉及几十个专业,专业跨度很大。从材料提纯到封装工艺,每个环节都要一一打通,研发过程十分艰辛。为此,早在研发初期,高德红外就制定了长期规划,用10年甚至更长时间搭建从以红外焦平面探测器为基础的核心器件到以红外热像为核心的综合光电系统。


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2010年高德红外在深圳证券交易所成功上市,黄立决定将IPO募集的近20亿人民币尽数投入探测器的研发中,并大力招兵买马组建了一支近200人规模的研发及生产团队,没有专业设备,公司千方百计借助多种途径购买并自行改装先进的芯片制造设备。

花费了整整8年的时间,2017年,高德红外突破了数百项技术难题和数千项工艺难关,终于搭建起三条国内领先、国际先进且完全“自主可控”的红外探测器(兼具制冷与非制冷)批产线,一举打破了国外的封锁与禁运,有效确保了我国红外探测器的自主可控及军事装备安全。


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高德红外是中国唯一一个全部掌握制冷与非制冷两大类型、非晶硅和氧化钒两种材料、碲镉汞探测器与Ⅱ类超晶格探测器以及12微米以下的红外公司。

经权威测试,高德红外智能探测器的灵敏度,综合参数比法国同类产品高出30%至50%,图像均匀,探测距离和识别距离更远。在夜间完全无光源的情况下,形同“超级猫眼”的探测器可清晰夜视几十公里,跟踪空中飞机目标距离可达300至400公里。


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目前公司已搭建起兼具制冷与非制冷的三条完全自主知识产权的红外探测器生产线,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,拥有覆盖制冷/非制冷探测器及机芯、制冷机、便携式红外侦查仪、手持测温热像仪等、人体测温热像仪多个主要产品。

高德红外2018年发布的1280*1024制冷探测器是第一款12微米超小像元、超大规模面阵的探测器,这是国内首款研制成功的像元间距12μm的大面阵制冷探测器,能在探测器距离不变的情况下大幅减小光学及整机系统体积和成本,代表着中国“红外芯”正式进入“百万像素”时代。标志着机载广电吊舱、侦查搜索卫星、精确制导等夜视夜战武器系统进入全高清时代。成功打破了欧美在红外成像系统中高端核心芯片的技术垄断、实现了进口替代。

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也正是基因高德红外等一批芯片厂商的努力,使得我国夜视夜战装备和精确打击武器系统不再受制于人,保障了国家安全,而且大批量、低成本的红外芯片也正被广泛应用于民用红外市场,取得了显著的经济与社会效益。也使得在这次疫情之中,中国可以快速生产大批量红外测体温产品供给全国,而不需要求助其他国家。

值得一提的是,在人体测温领域,高德红外还基于多年来积累的大量人体测温数据,自研了相关机器学习算法,以更好红外热成像技术与AI技术相结合。在疫情期间,这家企业向市场提供了2万多套各类型红外测体温产品。同类产品同比增长了100多倍。


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目前以每天1000套的速度保障全国各省市机场、火车站、医院、超市、学校等人流量大区域的设备交付。


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