自力更生研發(fā)“中國紅外芯” 高德紅外擦亮中國“鷹眼”

在湖北武漢龜山電視塔上，一個以前只有在科幻電影中才能見到的試驗(yàn)正在進(jìn)行——在能見度不足100米的濃霧天氣里，紅外熱成像系統(tǒng)竟然清晰地“看見”5公里外墨水湖大橋上的行車情況，甚至20公里外的疑似火災(zāi)也無處遁形。

高德紅外公司員工奮戰(zhàn)于工作崗位

這是武漢高德紅外股份有限公司（以下簡稱“高德紅外”）殫精竭慮推出的又一項(xiàng)“黑科技”。該技術(shù)如運(yùn)用在軍事領(lǐng)域，可以大幅度提升武器的作戰(zhàn)能力；如運(yùn)用到民用領(lǐng)域，可以大大加強(qiáng)安防監(jiān)控水平。

大約10年前，高德紅外決定自主研發(fā)紅外探測芯片。他們臥薪嘗膽，在技術(shù)、設(shè)備、工藝、原材料、人才等均受到嚴(yán)密封鎖的情況下，不等不靠，終于成功研制出擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的紅外探測器芯片，將我國在紅外核心器件領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力向前推進(jìn)了幾十年。

自力更生研發(fā)“中國紅外芯”

在高德紅外產(chǎn)品展示廳里，一片指甲大小的正方形芯片被放在顯眼位置。

“這是一片有故事的芯片。”武漢高德紅外股份有限公司董事長黃立告訴記者，為了研制這片“中國紅外芯”，公司投入逾20億元，300余名科研人員歷時8年才研發(fā)成功。其技術(shù)水平超過歐洲，與美國同步。

紅外探測是指先探測目標(biāo)紅外熱輻射，然后將探測結(jié)果轉(zhuǎn)換成肉眼可視圖像的技術(shù)。它能夠在全黑環(huán)境或惡劣氣候條件下提供穩(wěn)定可靠的觀測，目前已廣泛用于紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈、戰(zhàn)機(jī)紅外探測告警、反導(dǎo)反衛(wèi)、光電對抗、偵察、夜視夜戰(zhàn)等軍事領(lǐng)域以及汽車自動駕駛、安防、消防、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)、氣象、醫(yī)學(xué)等民用領(lǐng)域。

“紅外探測器芯片是紅外設(shè)備的核心，其探測敏感度越高、能夠反映的溫差越細(xì)微，探測就會越精準(zhǔn)。”黃立告訴記者。

2009年，黃立率科研團(tuán)隊(duì)開始自主研發(fā)探測器。

探測器涉及幾十個專業(yè)，專業(yè)跨度很大。從材料提純到封裝工藝，每個環(huán)節(jié)都要一一打通，研發(fā)過程十分艱辛。為此，早在研發(fā)初期，高德紅外就制定了長期規(guī)劃，用10年甚至更長時間搭建從以紅外焦平面探測器為基礎(chǔ)的核心器件到以紅外熱像為核心的綜合光電系統(tǒng)。

引進(jìn)高端人才、購買頂尖設(shè)備，企業(yè)的全部利潤投進(jìn)去了，資本市場募集的資金也投進(jìn)去了……高德紅外背水一戰(zhàn)。

正是憑借這種不惜一切代價(jià)的闖勁，高德紅外提前完成了10年發(fā)展目標(biāo)。在核心器件方面，研制出擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“中國紅外芯”；在武器系統(tǒng)研發(fā)方面，率先實(shí)現(xiàn)國內(nèi)第一枚全新體制高科技武器系統(tǒng)的研制。

目前，高德紅外已搭建起非制冷探測器、制冷型碲鎘汞及二類超晶格3條完全自主可控的批量生產(chǎn)線，具備多種型號探測器芯片的研制生產(chǎn)能力。公司核心器件技術(shù)水平已與西方國家第一梯隊(duì)持平，并成功實(shí)現(xiàn)核心器件全面國產(chǎn)化。

核心技術(shù)贏得市場話語權(quán)

時間回到9年前。當(dāng)高德花了半年時間從全球搜集到大量芯片信息，準(zhǔn)備大干一場時，卻被困在起跑線上。

氧化釩是制造紅外芯片最基本的原料，它的配比直接影響芯片性能，甚至溫度、氣壓等變量也會對其造成巨大困擾。尋找“秘方”沒有捷徑，只能一次次制造、一次次試驗(yàn)。兩年時間、1000多次試驗(yàn)，起步階段的材料難題終于被攻克了。

同時，高德紅外結(jié)合前期進(jìn)口的法國紅外探測器芯片資料，針對探測器封裝、混合信號集成電路、新型MEMS傳感器3大領(lǐng)域分別組建團(tuán)隊(duì)，分解指標(biāo)任務(wù)。在短短兩年時間里，團(tuán)隊(duì)看完了國內(nèi)外能找到的所有相關(guān)文獻(xiàn)、專利，而后迅速轉(zhuǎn)入設(shè)計(jì)加工階段。2012年，公司首片紅外芯片樣品橫空出世。

正當(dāng)大家欣喜若狂準(zhǔn)備上生產(chǎn)線時，封裝測試環(huán)節(jié)又給研發(fā)人員當(dāng)頭澆了一盆冰水。陶瓷封裝，在中國又是一項(xiàng)空白。面對封鎖，高德紅外只有繼續(xù)自主研發(fā)。從2013年至今，高德紅外先后投入4.5億元，終于成為全國唯一一家掌握陶瓷封裝技術(shù)的企業(yè)，也成為國內(nèi)唯一一家擁有自主紅外芯片生產(chǎn)線的企業(yè)。

“紅外探測器芯片分為兩大類，第一類是用于民用和槍械瞄準(zhǔn)的非制冷型，第二類是用于戰(zhàn)機(jī)、導(dǎo)彈等高端軍事領(lǐng)域的制冷型。”高德紅外下屬高芯公司總經(jīng)理高健飛介紹說，在制冷型紅外探測器芯片方面，國內(nèi)一些科研院所已有一定技術(shù)儲備，因此在這個領(lǐng)域，公司主要的工作是引進(jìn)多方團(tuán)隊(duì)整合資源，自主攻關(guān)；在非制冷型紅外探測器芯片方面，國內(nèi)缺乏自主批量生產(chǎn)技術(shù)與工藝，必須組建團(tuán)隊(duì)，從零開始“死磕”。

2015年，高德紅外研發(fā)的碲鎘汞制冷型紅外探測器芯片各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平，可新的問題又出現(xiàn)了。

在研發(fā)階段，高德紅外對標(biāo)的是從國外進(jìn)口的工業(yè)級紅外探測器芯片，最低工作溫度為零下40攝氏度。同一年，公司接到一個項(xiàng)目任務(wù)，紅外探測器芯片最低工作溫度需要達(dá)到零下55攝氏度。接到此任務(wù)后，公司制冷機(jī)與封裝兩個研發(fā)團(tuán)隊(duì)耗時一年半時間，通過設(shè)計(jì)參數(shù)、工藝參數(shù)優(yōu)化及過程控制等方法達(dá)成了預(yù)定目標(biāo)，使我國紅外探測技術(shù)實(shí)現(xiàn)了特殊環(huán)境下的應(yīng)用。

數(shù)據(jù)顯示，目前高德紅外已擁有各類型高科技人才2600余名，國內(nèi)外專利技術(shù)200余項(xiàng)，還建有國家企業(yè)技術(shù)中心、國家工業(yè)設(shè)計(jì)中心。公司3條生產(chǎn)線年產(chǎn)紅外探測器8萬支，進(jìn)入批量生產(chǎn)后僅一年（2017年）實(shí)現(xiàn)銷售收入超過3億元，凈利潤達(dá)1.5億元。

軍民融合布局全產(chǎn)業(yè)鏈

“軍工就要姓軍，軍品必為精品?！弊哌M(jìn)高德紅外總部大樓，大廳墻壁上的大字十分醒目，濃濃的“軍味”撲面而來。

從2002年起，高德紅外憑借技術(shù)優(yōu)勢，先后取得武器裝備科研生產(chǎn)許可證、保密資格證、武器裝備質(zhì)量管理體系認(rèn)證等資質(zhì)，成為湖北首批進(jìn)入軍工領(lǐng)域的民企。自此，高德紅外打開了軍品生產(chǎn)的大門，開始參與系列高端武器裝備的研制工作。

然而，黃立并不滿足于做軍品配套，他的目標(biāo)是武器裝備總體研制。消息傳出，公司上下都覺得他有些異想天開。一方面，此前總體研制單位均為國有軍工單位，民企牽頭在國內(nèi)沒有先例；另一方面，高德紅外的核心技術(shù)主要集中于探測器及相關(guān)分系統(tǒng)研制，一個底層元器件即便再核心，又如何能撐起整條裝備研制生產(chǎn)鏈？

可黃立卻堅(jiān)信，“沒有做不到，只有想不到”。經(jīng)過艱苦的技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)合成，2014年12月份，高德紅外獲得“某類完整武器系統(tǒng)許可增項(xiàng)武器裝備承制單位注冊證書”，成為國內(nèi)首家進(jìn)入完整武器系統(tǒng)總體研制領(lǐng)域的民營企業(yè)。

2015年，高德紅外又干了件讓人想不到的事——首開民企收購重組軍工企業(yè)先河，收購了位于湖北襄陽的全國地方重點(diǎn)保軍企業(yè)湖北漢丹機(jī)電有限公司。未來，襄陽基地將建成國內(nèi)最大的非致命性彈藥及信息化彈藥批量生產(chǎn)基地，高德紅外也將實(shí)現(xiàn)由系統(tǒng)配套廠商向完整導(dǎo)彈武器系統(tǒng)制造商的飛躍。

在軍用領(lǐng)域高歌猛進(jìn)的同時，高德紅外在民用領(lǐng)域也收獲了一大票“粉絲”。比如遇到夜間駕駛汽車時對面車輛開遠(yuǎn)光燈或暴雨大霧等惡劣天氣，司機(jī)視線受阻，紅外技術(shù)卻不受影響，配套相應(yīng)技術(shù)后可自動識別障礙物，及時發(fā)出警報(bào)。

目前，奔馳、寶馬、奧迪等高端品牌都配備了紅外熱成像儀。黃立說，此前由于紅外熱成像儀成本高昂，中低端轎車很難配備。如今高德紅外擁有了自主研發(fā)的紅外探測器技術(shù)，汽車紅外探測器價(jià)格有望從原來的幾萬元降至2000元。屆時，大部分車型都能用得起這一技術(shù)，僅此一項(xiàng)應(yīng)用就有望催生百億元級市場。

目前，“高德紅外造”探測器已廣泛用于汽車尾氣檢測、智慧安防和無人機(jī)等，未來還將進(jìn)入醫(yī)療、智能家居、無人駕駛等領(lǐng)域。

對此，黃立表示，軍品研發(fā)生產(chǎn)能夠帶動民品技術(shù)和質(zhì)量的提升，民品的批量生產(chǎn)又平抑了軍品的價(jià)格壓力，軍民融合發(fā)展拓寬了企業(yè)核心技術(shù)的“護(hù)城河”。