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突破极端环境限制的感知核心

发布时间:2025/8/16 9:53:57 来源: 英光半导体
核心技术优势(对比传统传感方案)
非制冷红外热成像传感器在低温、浓烟、黑夜等极端视觉受限环境下,具备传统可见光摄像头、激光雷达无法比拟的感知优势。根据中国光学光电子行业协会2025年Q3报告,主流非制冷红外传感器的探测波长范围覆盖8~14 μm(中长波红外),可捕捉-40℃~1500℃的温度差异,温度分辨率(NETD)低至20 mK,较上一代产品(50 mK)提升60%,能清晰识别0.1℃的细微温度变化;其帧率达60 fps,与可见光摄像头持平,且不受光照条件影响,在全黑环境下的探测距离可达500米,是激光雷达(黑暗环境探测距离衰减30%)的1.4倍。此外,非制冷方案无需液氮、斯特林制冷器等低温制冷装置,体积缩小75%,功耗仅为制冷型红外传感器的1/10(≤200 mW),更适配便携式、车载等低功耗场景。
关键材料与制备突破
国内某科研院所于2025年Q2宣布氧化钒(VOx)热敏材料改性突破:通过磁控溅射工艺调控薄膜晶粒尺寸(控制在50~80 nm),并引入钨(W)掺杂优化晶格结构,将热敏材料的电阻温度系数(TCR)提升至-3.5%/K,较传统VOx材料(-2.2%/K)提高59%,传感器的温度探测灵敏度显著提升,相关成果发表于《红外技术》。同时,德国某半导体企业开发出“晶圆级真空封装一体化工艺”,将传感器芯片与读出电路(ROIC)的封装间隙缩小至5 μm,较传统封装(20 μm)降低75%,热传导损耗减少60%,使传感器在-40℃低温环境下的性能衰减从15%降至3%。该工艺使1280×1024分辨率红外传感器的良率从68%提升至91%,单位成本降低38%。
行业应用场景落地
在新能源汽车领域,非制冷红外传感器成为高级辅助驾驶(ADAS)的核心补充感知元件,搭载该传感器的车型可在暴雨、浓雾、黑夜等场景中提前1.2秒识别行人、障碍物,较仅依赖可见光摄像头的车型碰撞风险降低45%。某车企2025年上半年推出的高端车型均标配该传感器,其ADAS系统的极端环境通过率从72%提升至95%。工业检测领域,该传感器可实现电力设备(变压器、电缆接头)的在线热成像监测,精准定位0.1℃的异常发热点,将设备故障预警时间提前72小时,某电力集团应用后,设备非计划停机率降低60%。在消防救援场景中,便携式红外热成像仪可穿透浓烟识别被困人员,探测距离达100米,较传统救援设备(探测距离30米)提升233%,某消防装备企业的数据显示,配备该设备后,救援效率提升50%,被困人员存活率提高28%。
现存技术与市场挑战
核心材料与高端芯片仍存在技术瓶颈:目前高性能VOx热敏薄膜的核心制备设备(磁控溅射镀膜机)国内自给率仅30%,关键零部件依赖进口,导致材料成本占比达42%。技术层面,高分辨率传感器(1280×1024及以上)的像素均匀性控制难度大,边缘像素与中心像素的响应差异达8%,高于行业目标值(5%以下),需通过复杂的数字校准算法修正,增加了后端处理成本。市场端,全球非制冷红外传感器产能集中在3家海外企业,2025年Q3国内市场供需缺口达20%,车载级传感器交货周期长达18周,推高了下游车企的采购成本。此外,在高温高湿(85℃/85% RH)环境下,传感器的封装密封性易失效,寿命缩短40%,限制了其在海洋勘探、热带户外设备等场景的长期应用。



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