中国民营企业突破“非制冷红外成像”核心技术

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4年前,刚刚成立的烟台睿创公司决定研制一只“火眼金睛”——无论雨雪交加,还是烟尘雾霾,完全不受光线影响的“透视眼”,看透暗夜中隐藏的秘密。

“‘非制冷红外成像’及‘太赫兹实时成像’是一种比孙悟空的‘火眼金睛’更神奇的技术”,在研发者看来,它们的“神奇”之处在于:在战场上,可以探测夜幕掩盖下的目标、显示烟雾中隐藏的坦克;在日常生活中,可以打造车辆的夜视系统;在机场安检中“1秒安检扫描全身”,也可以“验明”建筑大楼的“瑕疵”……

这只“眼睛”的研制过程究竟有怎样的故事?

“红外之眼”能看到什么?

正在高速行驶的轿车前方突然窜出一只动物,在能见度只有两三米的情况下,车辆却提前十米刹了车。借助车上的远红外线摄像机,驾驶员能及时识别出人、动物和车辆等不同散热物体;一座建筑的质量“瑕疵”与节能水平难以用肉眼观察,但通过红外成像技术,检测易如反掌,因为裂缝处与其他地方的温度不同。

“借助于目标自身发射的红外辐射来看透肉眼看不到的东西”,就是红外成像技术。上述两个例子只是这项技术广泛用途的部分显示。

在军事上,红外热像仪可应用于军事夜视侦查、武器瞄具、夜视导引、红外搜索和跟踪、卫星遥感等多个领域;在民用方面,可以用于材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试、减灾防灾……

这是一个散发着巨大诱惑的市场,也是一个“难以高攀”的市场——核心成像芯片的研制太难了,难到只被西方少数国家掌握,却因其广泛的军事用途被列入技术封锁和产品禁运之列。而国内,围绕着这项“高门槛、宽应用”的技术,一批国字头科研院所和高新企业展开角逐,其中包括资金、实力并不占优的民营企业睿创公司。

这家公司创业者认为,“实际上,红外行业特别是非制冷红外成像行业在中国是一个空白,没有谁真正突破了核心技术,这就给我们同等竞争的机会。”

企业的嗅觉是最灵敏的,这促使睿创公司招兵买马,试图在这个行业一展身手,“成立公司之前,我们没有100%的把握,只有70%。”在公司的创业者看来,睿创是民企,“没有退路,只能拼命”:“我们把身家性命都押上了,这就是我们的饭碗,做不成就没有饭吃。”

不过,破釜沉舟的创业者还是没想到,“这个领域的‘水太深了’。”

“深不可测”的研发大海淹没了谁?

黑夜是光的坟墓,也让人们产生了对光明的渴求,红外成像与红外探测器便应运而生。

在夜视领域,红外探测器是热成像系统的核心,主要分为制冷型和非制冷型。尽管前者被认为是高端应用中的最佳选择,但因为成本居高不下,所以尺寸较小、重量较轻且功耗较低的非制冷红外探测器更获大家青睐。

但制作非制冷红外探测器并不容易。

作为资金密集型和技术密集型产业的代表,睿创的“非制冷红外探测器”之路首先面临着钱的考验,“研发包括几个步骤,从设计开始就要花钱,做芯片肯定要流片,半导体流片需要花钱;这里面的风险在于,如果设计细节稍有不慎,则前功尽弃,整个之前的投入全部废掉;然后,封装、测试,上马设备都需要花钱;在此之外,原材料的费用,人员费用等等都离不开资金的投入”。

投钱多、见效慢考验着企业的定力,但找钱还不是最难的,探测器所需要的芯片攻关才是最大挑战,“红外焦平面探测器芯片采用IC(集成电路)+MEMS(微机电系统),长期以来,我国电子信息产业一直饱受“缺芯”之痛,况且,红外成像芯片相对其它芯片来说,复杂程度和研发难度更高”。

大浪淘沙,适者生存,“深不可测”的研发大海检验着研发阵营的成色:那些并未做好准备的投入者,一个接一个被淘汰;剩下的是善水的坚持者。千百次的“实验—失败—再实验—再失败—直到成功”,亲历者的刻骨记忆永远比文字记述来得真切,公司负责人一句“太不容易了”,概括了所有的研发故事。

尽管步履维艰,挑战重重,但“非制冷红外探测器”的研制还不是这家企业的终极野心。

如何掌握改变未来的技术?

如果问一下联合国维和部队最怕的是什么,路边炸弹是回答之一。防不胜防的路边炸弹,给爱好和平的人们造成的伤亡不绝于耳。在传统威胁面前,高技术也无能为力?比“非制冷红外成像技术”更为先进的“太赫兹成像”的穿墙透视能力给出了答案。

太赫兹技术被美国评为“改变未来世界的十大技术”之一,它可以穿透墙体对房屋内部进行扫描,是复杂战场环境下寻敌成像的理想技术。同时,与耗资较高、作用距离较短、无法识别具体爆炸物的X射线扫描仪相比,太赫兹成像具有独特优势,目前已经初步应用于检查邮件、识别炸药及无损探伤等安全领域。

2013年1月对中国红外行业来说有着标志性意义:这一天,烟台睿创研制的第一代“非制冷红外焦平面探测器”迎来“鉴定大考”,“国际同类产品先进水平”的结论证明了过去3年努力所达到的高度。2014年初,睿创又发布了第二代高性能红外成像探测器产品,关键指标已经优于国外的竞争产品。

公司负责人表示,“以前,核心的芯片和器件主要依赖进口,它的价格从几万到十几万不等,我们产品开发成功可以使价格大幅度下降,当前我们看好安防监控和汽车辅助驾驶市场,这个量是非常大的。”

利用3年时间将非制冷红外探测器打造出来后,这个上进的民企并没有停下脚步,而是瞄准了下一代非制冷红外成像技术与更高难度的太赫兹探测器。

借助在前期非制冷技术的积淀,睿创又开发出了国内首款太赫兹焦平面探测器产品。值得一提的是:经过国外权威机构的测试,该设备的成像芯片指标达到了国际一流水准。

为什么是他们做出来了?

睿创成立短短四年,做出了西方需要十年时间才能做出的产品。公司负责人时常面临的疑问是:你们是如何做出来的?

“之所以能取得成功,是因为我们站在巨人的肩上。在调研、分析与总结之前很多伟大科学家与工程技术人员的杰出成果的基础上最终形成了公司自己的核心技术,争取少犯前人犯过的错误”。

在关键的环节找关键的人和灵活的用人机制也推动着项目的成功。“我觉得成功的重要原因是股东和董事会充分放权,对总经理和研发团队信任。在公司,500万以下的研发资金支出可以不经过董事会;总经理全国各地搜罗产业链条上所需人才,薪金待遇随需而定”。

公司近100名员工,研发人才占了50%多,这就是睿创作为研发初创企业的典型特征。记者了解到,这个包括8名博士、34名硕士的研发团队已经在短短4年间取得了26项专利,其中包括6项发明专利。当然,股权激励是必不可少的。公司一旦上市,拥有股权的研发人员也将获得相应的回报。

激励机制和充分放权给企业带来了活力。

眼下,“非制冷红外成像”和“太赫兹成像”的技术都已成熟,进入了产业化的“前夜”,这让睿创公司有了更大的信心:“预计我们的一期芯片达产后,年产值可以达到10亿人民币,在二期完工之后,我们可以达到50亿的产值。”

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