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紅外成像行業(yè)近三年在科技創(chuàng)新方面的發(fā)展情況和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2022-06-30

1、技術(shù)創(chuàng)新向小像元間距、晶圓級(jí)封裝、ASIC集成等方向發(fā)展

隨著非制冷熱成像產(chǎn)品在安防、測(cè)溫、汽車(chē)和個(gè)人視覺(jué)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)熱成像模組的分辨率、功耗、體積和價(jià)格提出了新的要求，更大面陣規(guī)模、更小像元間距、更小封裝體積、更高集成化日益成為主流發(fā)展方向。

當(dāng)前，業(yè)內(nèi)非制冷紅外芯片像元尺寸從最初的35μm迅速發(fā)展到了目前主流的12μm，并在向更小尺寸發(fā)展。小像元尺寸的優(yōu)勢(shì)在于，更小像元尺寸是縮小芯片尺寸，降低芯片成本，進(jìn)一步滿(mǎn)足熱成像模組小型化、集成化需求的基礎(chǔ)。另外，相同焦距光學(xué)系統(tǒng)下，像元尺寸越小，空間分辨率越高，并且對(duì)于同一物體，像元尺寸越小辨識(shí)距離越遠(yuǎn)。因此，小像元尺寸是技術(shù)創(chuàng)新的主流方向。

當(dāng)前，業(yè)內(nèi)紅外探測(cè)器較多采用金屬封裝、陶瓷封裝技術(shù)。這兩種封裝方式是將晶圓切割為單個(gè)芯片后進(jìn)行單芯封裝，隨著晶圓級(jí)封裝、3D封裝的逐步成熟，部分業(yè)內(nèi)企業(yè)已實(shí)現(xiàn)先整體封裝后進(jìn)行切割的封裝工藝，新的封裝工藝能夠大大提高規(guī)模效應(yīng)和生產(chǎn)效率，有效降低封裝成本。此外，晶圓級(jí)封裝能夠大幅度減小探測(cè)器的封裝體積，滿(mǎn)足熱成像模組小型化、輕量化的需求。因此，基于晶圓級(jí)封裝的先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新成為主流發(fā)展方向。

目前，紅外成像產(chǎn)品的信號(hào)和圖像處理電子器件主要還采用FPGA方式。近年來(lái)，行業(yè)內(nèi)采用ASIC芯片集成方式替代傳統(tǒng)成像模組的FPGA方式，顯著減小了成像模組尺寸，降低了成像模組功耗，降低了量產(chǎn)成本。未來(lái)，隨著采用ASIC集成方式的產(chǎn)品量產(chǎn)，規(guī)?；?yīng)凸顯，更多的業(yè)內(nèi)廠(chǎng)商將會(huì)采用此種技術(shù)，ASIC芯片集成將為未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的研發(fā)投入在過(guò)去幾年內(nèi)大幅度提升，未來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)創(chuàng)新能力的加強(qiáng)，會(huì)有更多的與生產(chǎn)流程相關(guān)的技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)一步降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)成本，從而降低供給成本。

2、新興民用領(lǐng)域需求快速增長(zhǎng)

目前國(guó)內(nèi)紅外熱像市場(chǎng)實(shí)際年需求與潛在需求存在較大的差異，造成這種差異的主要原因?yàn)榧t外探測(cè)器乃至紅外熱像儀的成本和售價(jià)較高。未來(lái)，隨著紅外產(chǎn)品價(jià)格下降，性?xún)r(jià)比提升，市場(chǎng)普及率將進(jìn)一步提升，尤其是對(duì)價(jià)格更為敏感的民用消費(fèi)類(lèi)領(lǐng)域。

國(guó)際市場(chǎng)上，新興經(jīng)濟(jì)體的快速發(fā)展，紅外熱像儀成為民用領(lǐng)域的重要消費(fèi)市場(chǎng)，紅外熱像儀可以應(yīng)用于新興經(jīng)濟(jì)體中的安防監(jiān)控、智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，需求廣闊；在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整與經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，紅外熱像儀將在工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中發(fā)揮更大的作用，例如應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的工業(yè)檢測(cè)、AI、檢驗(yàn)檢疫、消防等領(lǐng)域。

隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)及消費(fèi)水平提高，未來(lái)，我國(guó)民用紅外熱像儀將更多的應(yīng)用于汽車(chē)輔助駕駛、個(gè)人消費(fèi)電子及物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，需求空間廣闊。

3、“國(guó)產(chǎn)化”成為主流

非制冷紅外焦平面陣列探測(cè)器是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，在美國(guó)軍方的支持下發(fā)展起來(lái)的。由于非制冷焦平面探測(cè)器在防務(wù)方面的諸多應(yīng)用，美國(guó)對(duì)中國(guó)一直實(shí)行嚴(yán)格的禁運(yùn)措施。美國(guó)廠(chǎng)商在中國(guó)大陸僅出售熱成像儀整機(jī)，或者在分辨率、幀頻等方面有限制條件的熱成像機(jī)芯組件。法國(guó)的紅外探測(cè)器可以對(duì)中國(guó)出口，但實(shí)施最終用戶(hù)許可制度，并且在高端產(chǎn)品嚴(yán)格限制。

國(guó)內(nèi)過(guò)去主要在高校等研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行一些材料、傳感器和讀出電路技術(shù)相關(guān)研究，但一直未能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化批量供貨。從2014年以后，國(guó)產(chǎn)紅外探測(cè)器已經(jīng)在國(guó)內(nèi)多個(gè)領(lǐng)域達(dá)到廣泛應(yīng)用，成為替代進(jìn)口產(chǎn)品的主力軍，為紅外行業(yè)快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

4、非制冷紅外熱像裝備在特種裝備領(lǐng)域應(yīng)用快速提升

非制冷紅外成像產(chǎn)品在特種裝備上的應(yīng)用主要是瞄具、夜視頭盔、手持式的夜視裝備、車(chē)載夜視裝備、無(wú)人機(jī)光電吊艙以及反坦克導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭等。因?yàn)榉侵评浼t外成像產(chǎn)品本身性?xún)r(jià)比高、體積小、重量輕、功耗低，便于使用和維護(hù)，逐步在特種裝備領(lǐng)域內(nèi)加速應(yīng)用。而且隨著具備高性能、低功耗、體積小等優(yōu)勢(shì)的全國(guó)產(chǎn)化紅外熱成像產(chǎn)品的推出以及晶圓級(jí)封裝等非制冷紅外探測(cè)器制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，非制冷探測(cè)器成本大幅下降，也將促進(jìn)先進(jìn)的非制冷紅外熱像裝備在特種裝備領(lǐng)域應(yīng)用的快速提升。