“十年磨一劍，我們不僅將紅外芯片造出來了，而且達到了世界先進水平！”3月12日，全國政協(xié)委員、武漢高德紅外股份有限公司董事長黃立，掩飾不住內心的興奮。

最近，全球領先的紅外熱像儀專業(yè)研制廠商——高德紅外可謂“雙喜臨門”：2月18日的全省科技創(chuàng)新大會上，其高性能制冷紅外焦平面探測器關鍵技術及應用項目榮獲省科技進步一等獎；一周后，該公司百萬像素中中波雙色制冷紅外探測器項目成果，被省技術交易所組織的評價專家組一致認為，“具有自主知識產權，填補國內空白，整體水平達到國際先進水平”。

十年回眸，高德紅外探測器中心研發(fā)團隊一步一個腳印，矢志不移往前沖，終于實現了我國在制冷紅外探測器芯片領域的重大技術突破，使得中國躋身全球少數幾個能獨立研制大面陣制冷雙色紅外探測器及其應用產品的國家行列。

向“卡脖子”技術持續(xù)沖擊

去年抗疫中，紅外熱像儀成為篩查新冠肺炎患者的利器。而其核心器件探測器芯片，過去長期被美國等國壟斷。

早從2008年起，高德紅外就持續(xù)投入巨資、技術精英研制紅外探測器芯片。曾就職于中科院上海技術物理研究所的高德紅外探測器中心副總經理周文洪博士介紹，歷經近十年攻關，該公司于2017年自主研發(fā)出了高性能制冷單色百萬像素紅外探測器芯片，力推企業(yè)當年營收躍升至10億級。

彼時，少數西方發(fā)達國家已掌握百萬像素雙色紅外探測器芯片技術，并對我國實施技術封鎖。我國在大面陣、雙色探測器領域與之差距明顯。

在周文洪看來，紅外芯片從單色到雙色“非常難”，首先是芯片所用的材料體系不一樣，雙色芯片需用到碲鎘汞、超晶格等特殊材料，僅材料改進攻關就花了3年。

其次，紅外芯片要通過“讀出電路”，將光轉化成電子，采集起來后放大，最后以視頻格式輸出。這就需要將讀出電路與紅外芯片“互聯(lián)”。

雙色芯片像素高達130多萬，是單色芯片的16倍，每個像素都有一個焊點，一個指甲蓋大小的空間內如此巨量的焊點、精密的結構，如何保證與讀出電路無縫互聯(lián)呢？

可用倒裝焊接機，但問題是，國內的倒裝焊接機精度只有3微米左右，而雙色紅外芯片的設備精度要求在1微米以下，即一根頭發(fā)絲直徑的1/50，而要進口高精度的該設備，沒門！

沒辦法，技術人員只好不停地試驗、總結、修改方案，做了數百次試驗，董事長黃立經常到項目組，和大家一起開會、討論方案……

跨學科融合創(chuàng)新成攻堅“法寶”

“建議從工藝設計上做文章，降低對現有設備精度的要求?！标P鍵時刻，黃立支招。

董事長的話，讓眾人眼前一亮。高德紅外有一條MEMS（微機電系統(tǒng)）生產線，一直應用于非制冷單色探測器生產，能否借用過來呢？

MEMS研發(fā)經理馬占鋒與制冷芯片研發(fā)室主任劉斌各帶著近30人的研發(fā)團隊開起了“諸葛亮會”。

“要提高設備精度，可嘗試在MEMS上加一些微結構。”在微結構微組裝上頗有建樹、擁有十多項專利的制冷芯片研發(fā)室工程師金迎春建議。聯(lián)合攻關團隊當即展開試驗，結果證明這種結構具有較好的限位、自校準作用。

焊點互聯(lián)對接中，還要防止紅外芯片側滑損傷。為此，MEMS研發(fā)經理馬占鋒帶領研發(fā)人員想出了一個法子：在芯片外圍筑一道方體“圍墻”，通過交叉融合MEMS技術，把需焊接的小凸點圍起來，然后應用光刻機、蝕刻機實施無損傷刻蝕，在芯片上挖一個長方體洞，再通過限位、自校難，成功將設備精度從3微米提升至1微米以下，使芯片與讀出電路精準互聯(lián)。

“跨學科交叉融合創(chuàng)新發(fā)揮了重要作用”，劉斌說，研發(fā)團隊將先進的非制冷芯片MEMS技術和設備應用到制冷芯片研發(fā)，一舉攻克了讓130多萬個像素點連通率達99.99%以上的微組裝技術難題。

如今，高德紅外擁有國家級企業(yè)技術中心，研發(fā)團隊超過1200人，博士、碩士占比超六成，年研發(fā)投入占到企業(yè)支出的10%以上，累獲國家專利300多項。

應用“藍?！庇型笸卣?/p>

“正是有了中國紅外芯，紅外熱成像技術才大范圍普及?！秉S立認為，目前高德紅外部分型號的紅外芯片成本已降到幾百元，隨著紅外核心芯片小型化、低成本、高可靠性、大批量生產的實現，紅外技術在電力、工業(yè)、安保、智能駕駛、智慧家居、醫(yī)療檢測等民用領域的應用不斷擴大。

他表示，高德紅外剛剛通過鑒定的百萬像素中中波雙色制冷紅外探測器，是我國第一次研制成功的百萬級像素大面陣、雙色探測器，打破了發(fā)達國家的技術壟斷。

2021年2月25日，省技術交易所組織的評價專家組認為，該成果關鍵指標噪聲控制在兩個波段都小于20 mK，雙色探測器像素1280 × 1024，兩項關鍵指標均達國際領先水平。

多年來，強大的自主創(chuàng)新能力助推了高德紅外各型號產品訂單尤其是民品訂單的快速增長。業(yè)績快報顯示，2020年，高德紅外營收超過32.7億元，同比近乎翻番，利潤增長4倍多。

業(yè)內人士表示，高德紅外雙色芯片最新成果的問世，將提升整個紅外行業(yè)應用水平，促進紅外上游材料及下游應用產業(yè)的協(xié)同健康發(fā)展，推動紅外熱成像技術在智能制造、航空航天、資源勘探等諸多領域大顯身手。

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