2022中国非制冷热成像行业研究报告

2022发布单位联合发布深圳市物联传媒有限公司深圳市物联网产业协会IOTE物联网展报告分析师魏业对接梁容业对接鞠延不得在未经授权和允许的情况下，进行全文或部分形式(包含纸制、电子等)引用、复制和传 1.1红外线简介 21.2热成像及其原理 41.3热成像图像处理 51.4热成像应用领域 6CHAPTER2 132.1红外探测器及其分类 142.2红外探测器性能指标 152.3非制冷红外探测器技术 172.4中国非制冷红外探测器发展 20CHAPTER3 223.1热成像市场空间 233.2热成像产业链及竞争格局 233.3热成像行业图谱 27CHAPTER4 284.1高德红外 294.2大立科技 324.3睿创微纳 344.4大华股份 364.5海康威视 384.6久之洋 404.7富吉瑞 42CHAPTER5 435.1红外探测器的发展方向 445.2热成像应用领域不断拓展 455.3热成像行业面临的挑战 46E红外线简介图表1-1：电磁波谱示意图外线及其发现连续波谱中位于可见光和无线电波之间，其波长范围在0.75-1000微米之间。自然界中，任何温度高于绝对零度(-273℃)的物体都会向外辐射红可以将其检测为热。根据红外辐射的产生机理、红外辐射的应用和发展情况并结合考虑了红外射划分为四个波段： 图表1-2：红外光谱示意图威廉·赫歇尔(WillimHerschel)1738星天文学创始人，被誉父。英国皇家天文学会反射望远镜发现天王星和聚星表，出版星团和远镜有三种红外仪器起源以及星系、恒星用温度计测量太阳光谱的各个部分，发现在将温度计放在光谱红端外测温中包含着处于红光以外的不可见光线。现在人们称为红外辐射。和吸收较少。因此，红外能量还可以揭示宇宙中使用光学望远镜在可见光下看不到的物体。詹姆斯韦伯太空望远镜有三种红外仪器来帮助研究宇宙的起源以及星系、恒星和行星的形成。道，红外加热灯通常可用于加热浴室或保外线的特性连续波谱中位于可见光和无线电波之间，其波长范围在0.75-1000微米之间。自然界中，任何温度高于绝对零度(-273℃)的物体都会向外辐射红第二，所有温度高于绝对零度(－273℃)的物质都不断地辐射着红外线材料特性相关。利用这一特点开发出的红外热像仪，可以将物体的温度差异通过图像清楚地在视频中显示出来，从而可以对物体进行无接触式温度测量和热状态分析，为工业生产、节约能源、环境保护等方面提供了一个于民用领域。图表1-3：电磁波在大气中的穿透性(横轴表示波长，纵轴表示穿透性)1.2热成像及其原理红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品，涉及光学、机械、微电子、物理学、计算机、图像处理等多个学科的综合与交叉。其工作原理是将物体发出的不可见红外辐射能量，通过光学系统聚焦到红可进行电子学处理的电信号；之后利用与探测器相匹配的偏置与驱动电路完成对探测器的电信号输出，后续电路相继对电信号进行模拟放大处理号进行一系列的图像处理后经视频转换成电视信号，在相应的显示设备上呈现出一幅表现物体热特性的灰度或彩色图像。图表1-4：红外热像仪的工作原理图示其中，红外光学系统、焦平面探测器、后续电路和嵌入式图像处理软件是红外热像仪的重要组成部分。11.3热成像图像处理由于红外热成像系统的固有缺陷和外部复杂环境的影响，红外图像与可见光图像相比，具有对比度低、边缘细节模糊、信噪比低等问题，需要对红外图像进行处理矫正，以便于观察分析。均匀性校正算法由于材料、生产工艺等因素，红外设备探测元存在响应不一致的问题，因此导致红外图像的非均匀性，其严重影响了成像的质量。目前非均匀性校正算法主要分为两大类：一类基于标定的校正算法，如两点校正算法、多点校正算法、多项式拟另一类基于场景的校正算法，如时域高通滤波算法、神经网络算法、统计恒定法在克服红外焦平面器件响应偏移误差方面存在优势，但相关硬非均匀性校正(NUC)是针对场景和环境变化时发生的微小探测器漂移进行调整。一般情况下，热像仪自身的热量会干扰其温度读数，为了提高精度，热像仪会测量自身光学器件的红外辐射，然后根据这些读数来调整图像。NUC为每个像素调整增益和偏移，生成更高质量、更精确的由于红外信号波动范围很大，再加上硬件设备本身存在的缺陷和环境因素的影响，在将其转换为适于人眼观看的可见光图像时，易造成图像的模糊、细节丢失、对比度低下等问题。因此，获取成像清晰且对比度高数字细节增强技术(DigitalDetailEnhancement，DDE)由美国FLIR公司提出，是一种能够保留高动态范围图像细节的非线性图像处理方法，有利于人们对物体关键信息的获得。该方法是目前对红外图像进行增强处理最有效的方法之一，即使在极端的温度动态范围场景中，也能看清目标物的细节。网11.4热成像应用领域监控红外热成像技术在安防方面的应用包括防盗监控，伪装及隐蔽目标识别，夜间及恶劣气候条件下的治安巡逻，重点部门、建筑、仓库的安保高端红外成像设备具有隐蔽性强、误报率低以及夜间无需任何辅助光源等优点，可及时发现目标并记录现场情况，从而准确定位越界人员的位置。港口、机场、核电厂等属于重要领域，容易遭到偷窃，甚至是恐怖袭击。使用热像仪则可在防护方面发挥重要作用。随着我国城市信息化和智能化的不断建设，安防监控设备的市场空间逐渐得到释放，视频监控设备的建设量仍有很大的提升空间。根据《2022中国AI+泛安防产业发展》，我国视频监控市场的复合增长率超过24%。在安防视频监控产品市场中，随着传统产品竞争的日趋白热化，碍物识别功能的海事用红外热红外热成像技术已经成为了安防厂商的关注重点。据《中国安防》预防救援火灾现场的温度分布可以客观反映火灾发生、发展、熄灭的过程，对灭火救援、火灾事故调查都具有重大意义。森林面积大，雨雾、光线环境复杂，对防火监控带来挑战。红外热像技术凭借非接触性、准确的优点，能够正确探测出隐蔽火源，可在消防灭火救援中迅速获取火场内部火源位置。红外热像技术主要集中应用在火情侦察、搜索救援、辅助灭火和火场清理这几个方面美国、日本等国家在20世纪90年代就已应用红外热像技术进行火灾爆炸、矿井坍塌、滑坡等灾害救援工作。1999年土耳其地震和台湾大地震中国汶川大地震中，救援人员利用红外热像技术及时确定被埋在废墟底下幸存者位置。为营救工作争取宝贵时间。海防近年来，随着我国国家综合实力的迅速增强以及改革开放力度的进一步加大，我国边境线的安全形势更为严竣。采用高效的智能分析，通过边境建设智能应用视频报警设备实现对边境线的可视化监控、智能化布偷渡、恐怖主义等违法犯罪事件。对于重点水域，非法捕捞行为常发生在夜间，且重点水域气候多变，肉眼难以分清，给执法工作带来了巨大的强度，迫切需要通过物联网+信森林防火红外热成像可以对林区进行全天候、远距离、宽范围的实时动态监测，及时发现积热、隐火、余火、浓烟等火灾隐患或早期火情，防范于未“燃”。早在19世纪60年代，美国已展开森林火警红外探测的研究。现已发展到将探测红外图像同卫星和站台直接共享，迅速确定森林火我国在19世纪70年代开始将红外热像技术应用于森林火险探测。现我国森林火险探测将红外技术同北斗卫星导航相结合，通过对要素的量算，能够建立信息快速传输森林火灾侦查系统。伴随社会进步及技术发术在安全防火消灾等方面发挥更大作用。山安全随着红外热像技术日趋成熟，矿山自燃发火、突水、瓦斯突出、顶板垮落等问题都可用其来解决。例如，煤矿井下梭车是采煤与掘巷的配套设备之一，将红外热像仪安装在梭车前面，车辆在井下行驶过程中，可通过红外热像仪及时监测前方人的温度，并通过4G实时传送视频至监控后台，通过温度是否正常来联动梭车启停，实现“行车不行人，行人不行斜井巷道人员安全监测方面，通过红外热像仪监测区域内的温度，作为是否有人闯入的依据。当设定区域内有人员活动或违章作业时，梭车无法启动或关联停车，并同步将事发区域的图像上传至控制室，实现报警区域内视频弹窗预览，同时现场语音报警箱以声光警告的方式提醒逗留输煤皮带监测中，在皮带下方安装红外热像仪，实时监测皮带温度，当煤皮带输煤时有尖锐异物时有可能导致皮带撕裂，而随着皮带与滚轴的摩擦遭导致温度异常或者温度剧烈升高时触发报警装置，提醒工作人员及时采取补救措施。电路板中各元器件在工作状态下散发的热量有固定范围，当电路板功耗增加、温度上升时，说明电路板处于异常状态。电路板体积小、结构复杂，传统检测有很大的局限性，利用红外热成像技术检修故障电路有绝正工艺来消除或减少缺陷，并为生产工艺的调整提供必要的依据。石化设备工作环境多为高温高压、腐蚀、氧化等，具有极强易燃易爆危险性。传统热电偶等测温方式效率低、局限性大。而红外热像技术凭借其非接触性和准确性在石化领域得到广泛应用。国外20世纪70年代即应用红外热像技术对石化系统反应炉、加热炉、管道等进行隐患排查。红外热成像监测系统抗粉尘干扰，可对炼铁高炉炉顶料面、溜槽等进行远程实时监控、发现异常高温立即报警推送，对测温数据进行智能分析，能及时将炉内燃烧、布料、耐材脱落等情况通过图像化的方式实时中国石油化工集团20世纪80年代引进红外热像仪，在长岭炼油厂、齐司等单位开展石化设备红外诊断检测。90年代，我国红外热像技术研发工作不断开展，深入开展设备内部诊断等。其后，红外热像技术在石化领域应用愈加广泛，从最初简易厂内检测发展到精密红外诊断、设备趋势分析和寿命预测。体检测红外热成像技术利用光谱波长过滤技术将肉眼不可见的VOCs(挥发性有机物气体)可视化，是一种实时非接触测量方式，可对危险区域或难以进入区域进行气体泄漏检测，保障检测人员安全。其灵敏度高，适用于气体浓度较低、气体流速较慢的探测场景，能及时发现对环境有污染避免盈利性气体损耗，在安全生产、环保监管、节省成本方面有巨大应用价值。筑检测建筑施工中存在高层建筑物外墙装饰易发生坠落伤人事故、基础设施建设中混凝土构件存在缺陷等隐患。通过红外热像技术可将红外辐射变为红外图像，可大面积检测建构筑物，直观反映被测物温度状况、结构及大的作用，能够用来进行能源评估、故障诊断、渗漏源定位等。1983年国际标准组织制订了第一部建筑领域的红外标准《保温-建筑维护热异常的定性诊断红外方法》(ISO6781-1983(E))。我国红外热像技术在建筑安全方面起步较晚，1983年北京建筑工程研究所初步进行建筑物缺陷红外诊断。20世纪90年代，我国建设部颁发《建筑工程饰面砖粘结轻度检验标准》，为首部规范红外热像在建筑物外墙饰面检测的规范。现今已颁布《红外热像法检测建筑物外墙装饰面粘贴质量技术规程》(Q/JY25-2003)，《红外热像法检测建筑外墙饰面粘贴缺陷技术规程》(CEC204-2006)等规范。特别是《采暖居住建筑节能检验标准》(JGJ132-2001)中明确规定“建筑围护结构热工缺陷宜采用红外热像法进行定性检测”。红外热成像在黑夜下与可见光视角(上电力行业在预防检测领域中是目前应用最成熟、最稳定的。作为最有效的在线电力检测手段，红外热成像技术可以快速地对电力设备进行检修，从而有效降低设备检修的时间成本和提高设备运行的可靠性。1965年，瑞典国家电力局同AGA公司研制出第一套专门用于电气设备检测的商用红外热像。我国于20世纪80年代末引进瑞典红外热像仪，进行电气设备检测。1974东北电力局和沈阳电业局率先研制红外测温仪并成功进行电气接头温度检测。随后红外技术在电气检测逐渐普及，现已广泛用于发电厂、变电所中变压器、电动机、开关接点等电气设备的隐患排查和故障检测及输电线路的负荷检测。根据国家电网数据，在2009年到2010年间对智能电网的总投资额为341亿元，年均170亿元，而在2011-2020年期间对智能电网的总投资年前每年投资额翻倍。红外热成像设备作为智慧电网及其基础设施的重要组成部分，仍将持续发力。有数据显示，未来我国电力行业大约需要2.5万台红外热像仪，其中百万驶随着科技进步，市场普及，价格越来越低，使普通民用车辆拥有车载红外感知能力成为了可能。2020年我国汽车保有量为2.81亿辆，新注册登记汽车2424万辆。未来智能驾驶的驱动力主要来自五个方面：一是老龄化和残疾人市场，这两类人群面临移动的限制，是目前可见的自动驾驶汽车最大的可应用市场；二是来自送货车辆和工业领域的需求，自动驾驶有望为电子购物带来新的商机，工业领域例如矿区用车等等，自动驾驶可以大量节约人力成三是来自改善高速公路的需求，数据显示，全面部署自动驾驶安全系统可有效减少31%交通事故造成的死亡人数；四是提升交通效率的需求，自动驾驶的车载传感器可与智能交通系统结五是来自降低环境污染的需求。对比。干预前(左图)患者肝胆湿热、经络不个疗程后(右图)肝胆区、肝离明显下降。图源：《亚健康红红外热成像避障系统具有行人和车辆检测、报警等高级辅助驾驶功能，可以有效适应黑夜、雾、霾、强光炫光等复杂路况环境，能有效解决现阶段智能驾驶方案中可见光摄像头、毫米波和激光雷达传感器在某些特定情况下可能失效的痛点。实现全天候的视野增强，大大提高道路安全人体是一个天然的生物发热体，自身的热辐射携带了大量的健康状态信息，因此，人体体表温度变化是人体病例诊断的重要指标之一。医用红外热成像是在医学、计算机学和物理学理论的指导下，通过红外摄像头采集人体发出的红外线，经过计算机软件处理，形成红外热成像，来解析人体目前的健康状态和未来疾病的发展趋势。近20年来，由于光电技术和计算机技术的发展，使热成像仪的分辨能TI司率先通过红外热成像仪诊断乳腺疾病在美国FDA临床试用。2003年，流行病筛查。自新冠疫情以来，部署在商场、办公楼等公共场合的AI红外测温产品对防疫发挥了巨大作用。目前，医用红外热成像技术在中医基础理论研究、亚健康理论研究、辅助医学临床诊疗、大病早期预警，以及重点专科、体检中心、亚健康专业调理机构等的应用与建设中发挥了日益重要的作用。尤其是在疼痛科、乳腺病科、心脑血管科、骨科等科室得到了良好的应用。借助这种功能性早期检测手段，可以帮助医生早诊断、早干预，实现预防、调理、治疗、康复的全程干预。MRI等影像技术都属于结构影像技术，只有在疾病形成病灶之后才能发现疾病。而疾病在出现组织结构和形态变化之前，细胞代谢会发生异常，人体会发生温度的改变，温度的高低、温场的形状、温差的大小可以反映出疾病的部位、性质和程度。动户外运动已经被人们推崇为一种健康的生活方式，户外运动包括登山、露营、探险、攀岩、探洞等。在漆黑的夜晚或浓密的丛林中，集成了红外热成像芯片的望远镜、三防手机等，可以快速地观察周边环境，以便及时发现野兽，确保营地安全；也可以穿透雨雪雾，使驴友在恶劣天气情况下看清路况，以免迷路；当出现人员失联或被困时，还可以用于人员的搜救。热成像户外探险应用解决方案，将热成像技术与户外应用完美相结合，利用热成像独特的视角去探索更旷阔的世界，发现人与动物、人与自然的和谐之美。红外单目望远镜可以穿透黑暗、雾霾、浓烟和草木，发掘周围环境的细微不同，能在在野外探险、户外搜救等环境下“明察秋机荷载无人机载荷通过检测物体自身发出的红外辐射来成像场景的温度分布，无人机红外热成像载荷，图片来源：科易光提供比可见光摄像机更多的信息，可用于夜视跟踪、搜救、设备巡检、农业、林业、动物牧渔业等。在电力巡检领域，搭载红外探测器的红外光电载荷系统能够大面积宽范围巡检，比传统巡检方式更能克服山高水在消防搜救领域，搭载红外热成像芯片的无人机，无需任何光照，白天夜间均可正常作业，并可穿透浓烟、雾霾等恶劣情况，在复杂环境和伪装条件下快速识别人体。在发生地震、火灾、山洪等灾害的复杂环境中，快速定位受困人员，识别毁坏道路上的潜在危险，大大提高了救援CHAPTER222.1红外探测器及其分类红外探测器是红外系统的核心，是探测、识别和分析物体红外信息的关键部件。红外辐射通过红外光学系统照射到红外探测器上，红外探测器将捕捉到的红外辐射转化为电信号，根据辐射蕴含能量的高低，电信号也会呈现强弱不同的变化，再通过电路处理将转化的电信号放大、处理像元是红外探测器芯片的基础单元，是决定红外探测仪性能的关键因素。红外焦平面探测器所有M×N个像元排成阵列，每个像元都是单独成像的单元，每个像元内部的结构包括热敏/光敏材料、传感器、读出电根据需求和应用，红外探测器有不同的分类方式来强调某一方面的特性。根据能量转换方式，红外探测器可以分为热探测器和光子探测器两大类；根据工作温度和制冷需求，分为制冷红外探测器和非制冷红外探光子探测器的工作原理是入射光子与探测器材料产生的光电效应，需要在低温环境下进行，因此一般需要配备制冷器；而热探测器的原理是通过探测器中的热敏材料接触目标所散发的红外线产生的热效应，在室温环境下可正常工作，无需制冷，因此一般情况下，光子探测器属于制冷器。图表2-1：红外探测器的分类 22.2红外探测器性能指标红外探测器的性能参数主要有响应率、噪声等效功率、探测率、比探测率、光谱响应特征、响应时间、响应频率、噪声等，其中最重要的是阵列规模、NETD、像元间距。描述红外光电探测器接受的入射红外信号与输出的电信号之间的对应关系。红外探测器的响应率定义为单位辐射功率人射到探测器上转换为电信号的能力。响应率越大说明探测器对入射红外辐射信号的响应程度越强烈，但是这并不能说明该探测器的探测能力或是灵敏度就越当以恒定的辐照强度照射探测时，探测器的输出信号从零开始逐渐上升，经过一段时间后才可以达到稳定值。响应时间的物理意义是：当探测器受到红外照射时，输出信号上升到稳定值63%所需要的时间。。当帧频对应的时间小于响应时间，新的信号还不能达到预定的稳定输出值，上一帧的信号还没有释放完，因此不能得到准确清晰的图像。帧率是制冷型探测器和非制冷型探测器性能的主要差别之一，制冷型探测器的帧频更高。红外焦平面探测器的噪声包括瞬态噪声和空间噪声。瞬态噪声指的主要是器件本身的噪声，如光子噪声、暗电流噪声，以及读出电路的噪声等；空间噪声是由于红外焦平面阵列各个像元的响应特征不一致造又称为红外热成像的热灵敏度，决定了热像仪区分细微温差的能力。越小，表示器件的灵敏度越高。例如：某红外探测器在室温下的热灵就可以被红外热像仪的探测器所感应到。表示像元数量的多少，阵列规模越大说明像元数量越大，探测器的性能更加优越。噪声大于平均噪声的2倍则为过热盲元。盲元占总像元数的百分比为盲元率。盲元的数量和分布对于红外图像的信噪比和图像质量产生很大影响，如果盲元过多或分布过于集中，则红外图像上将出现大量或过于集中的坏点。元尺寸描述单个成像单元的尺寸大小。在红外成像系统应用中，像元尺寸的减小，可以使得每个晶片上制造更大规模的焦平面阵列，对整机系统的大小、重量和价格大有好处。但是由于NETD反比于像元面积，因此22.3非制冷红外探测器技术光子探测器一直占据着红外探测器发展的主导地位。然而，光子探测器所需的低温制冷不但使得探测器价格昂贵，也使得系统体积增大、使用不便。非制冷红外焦平面探测器无需制冷装置，能够工作在室温状态下，具有体积小、质量轻、功耗小、寿命长、成本低、启动快等优点。虽然在灵敏度上不如制冷型红外焦平面探测器，但非制冷红外焦平面探测器的性能已可满足部分军事装备及绝大多数民用领域的技术需要。根据工作原理的不司，非制冷红外焦平面探测器可分为热释电、热电堆、热敏二极管以及微测辐射热计等类型。其中，微测辐射热计是一种热敏电阻型传感器，在红外辐射照射到传感器后，传感器温度升微测辐射热计型探测器是目前技术最成熟、市场占有率最高的主流非制冷红外焦平面探测器。它是基于MEMS技术制造加工的微型传感器，由底部反射镜、互联电极、绝热桥腿、热敏电阻和红外吸收桥面材料非制冷红外探测器的热敏元件主流材料以氧化钒和非晶硅为主。VOx作为最早投入生产使用的非制冷型焦平面材料，具有较高的薄膜电阻温度系数，其制备技术经过多年的发展已很成熟，在红外探测器高端产品中得到了广泛的应用。VOx有多种复合形态，如VO2、V2O5、V2O3等。其中V2O3的制备技术较其他复合形态更为简单且成像作为世界上主要的VOx红外焦平面制造厂商，美国DRS公司通常采用金属封装和陶瓷封装两种形式，生产的探测器主要供应美国军方。英国BAE公司能够将1024×768阵列的像元尺寸做到17μm，处于该阵列规模的领先水平。中国的北方广微的阵列规模能达到640×512。近年，艾睿光电成功推出了1024×768/12μm大规格红外焦平面探测器，该探测器在国内具有最大的面阵和最小的像元。目前，该公司已研发出像元尺寸为10mα-Si的薄膜电阻温度系数与氧化钒相当，是一种得到较多应用的热探图表2-2：两种热敏材料相关指标对比测器材料，其优点是与标准硅工艺完全兼容，制备过程相对简单。但由于非晶硅是无定形结构，噪声系数比氧化钒高，热灵敏度通常不如氧化钒材料。α-Si红外焦平面阵列的噪声等效温差通常为50~60mK，且残余固定图像噪声大，比VOx高一个数量级。它的优点是可与标准硅工艺兼容、制备过程简单、价格便宜。世界上最主要的非制冷多晶硅红外焦平面制造商，法国ULIS公司目前已研制出像元尺寸为12μm的640×480元多晶硅探测器，在热响应时间只有6.6ms的情况下，该探测器的噪声等效温差可达到53mK。而出货量仅次于ULIS的美国L-3公司的产品阵列规模覆盖了320×240、氧化钒(VOx)非晶硅(α-Si)氧化钒(VOx)薄膜电阻温度系数(TCR)高低低高装工艺影响红外性能的主要包括热敏薄膜材料、CMOS读出电路以及芯片的真空封装技术。其中封装成本占到探测器成本的30%-50%，因此封装技术很大程度上决定了成本下限。红外探测器的封装主要有四种类型：金属封装、陶瓷封装、晶圆级封装以及像元级封装，目前业内正从金属、陶瓷封仍在研发阶段。金属封装是最早的真空封装形式，该技术采用了金属管壳、半导体恒温器(TEC)、柱状吸气剂，封装效果好，可适应较极端的环境，并可与其他设焊接、贴片、打线、锗窗焊接、排气、吸气剂激活和排气嘴封口。其中排产的装使用的管壳为多层布线的基板，内部无TEC，吸气剂为薄膜吸气剂或者三合一的封接技术。其主要流程为芯片背金、贴片、打线、三合一焊接。晶圆级封装也叫倒装焊方法，已经成为半导体行业的先进封装技术的重要组成部分，它直接在红外探测器晶圆上进行大多数或是全部的封装、测试程序，然后再进行切割。当前主流的晶圆级封装技术，主要分为W2W (Wafer-to-Wafer)和C2W(Chip-to-Wafer)两种方式，由于集成度利用晶圆级封装技术，封装成本可降至百元数量级、热像仪价格降至千元像元级封装是非制冷红外焦平面探测器的一种全新的封装技术，通过微电子工艺的淀积方法(如原子层沉积)，将只有几微米厚的非晶硅膜淀积到每和消费级应用市场的需求。但这种技术仍处于研究阶段，目前尚未有正式产品出现。图表2-3：不同封装工艺的探测器芯片图表2-4：红外探测器封装工艺对比22.4中国非制冷红外探测器的发展与器件研究阶段期以高校和科研院所为主力军，且侧重于材料与原型器件研料与器件原理研究、产2000~2005年，随着Honeywell公司对非制冷红外成像技术的小幅披露，国内高校和科研院所对非制冷红外焦平面探测器的材料及器件原理进行了研究。研究主力包括华中科技大学、电子科技大学以及中国兵器工业集团昆明物理研究所等。研究方向主要集中在氧化钒与BST薄膜材料技术、热绝缘微桥技术和读出电路平坦化技术等，像元尺寸为100~45μm，阵列规模包括32×32和成果是，2003年华中科技大学研制出了像元尺寸为100μm。品研制阶段2005~2010年，国内主要开展了非制冷红外焦平面探测器产品的研制工作。主要代表包括电子科技大学、北方广微、大立科技和艾睿光电等，研制冷红外焦平面探测器晶圆和微测辐射热计，图片来择了非晶硅技术路线。2009年北方广微研制出了我国首款非制冷红外焦艾睿光电则围绕氧化钒薄膜和热绝缘微桥结构进行了系列技术开发。进阶段2011~2015年，国内开始推进非制冷红外焦平面探测器的军品国产化，参与的代表企业包括艾睿光电、北方广微、大立科技以及高德红外等。研心距包括25μm、20μm、17μm和14μm，阵列规模覆盖1024×768、800×600、640×512和384×288。代表成果是2015年艾睿光电发布的我国首款14μm1024×768氧化钒非制冷焦平面探测器。化与民用化阶段2016年至今，国内民营企业全面开展了非制冷红外焦平面探测器产品的系列化与产业化。代表企业包括艾睿光电、北方广微、大立科技和高德红外。研制产品的像元中心距包括20μm、17μm、12μm和10μm，阵列、256×192、160×120和80×80。产业化进程中采用了金属、陶瓷以及晶圆级封装技术，年产能为数千至数十万个不等。图表2-5：国内最新主要非制冷红外探测器对比ETDCHAPTER33.3.1热成像市场空间SEEK德红外等总市占率不足2%。2020新冠疫情爆发，红外测温产品需求急剧增长，测温热成像市场规模加426%，中国红外厂商展现出强大的出货能力，国根据MaxtechInternational对全球市场的预测及YOLE的《Thermal美元和41.13亿美元。33.2热成像产业链及竞争格局主要为晶圆及辅料。晶圆代工厂主要有台积电、中芯国际、华虹半导体等。辅料主要用于封装和整机制造，包括管壳、电子元器件、吸气剂、光学镜头等。红外探测器所需晶圆，可分为CMOS读出电路晶圆、和MEMS传感器晶CMOSMEMS圆MEMS随后进行划片切割成为红外MEMS芯片，再将MEMS芯片封装之后就成为了红外探测器。国外公司起步较早，占据主要的市场份额。代表性公司主要有美国的雷神 色列的SCD等。国内参与者主要包括研究院所(如上海技物所、中电11所、北方夜视)、高德红外、大立科技、睿创微纳、海康威视、大华股份、富吉瑞等。军用客户多为防务整机或者二级集成商，主要应用于枪瞄、红外夜视仪、红外望远镜、导弹导引头等场景。民用领域红外应用场景非常分散，如安防监控、汽车辅助驾驶、电力监控、工业监控、户外消费(打猎枪瞄)、消防监控、医疗检测、消费电子等。图表3-1：热成像产品生产流程业竞争格局我国从事红外研制生产的单位可以分为军工集团、中科院下属单位和民营企业三部分。军工集团占据了军用红外领域主要的市场。军工集团内部涉及红外领域主要包括，中国电子科技集团旗下的华北光电技术研究所(中电科11所)，中航工业集团旗下洛阳电光设备研究所(613所)和空空导弹研究院，中国航天科技集团旗下空间机电研究所(五院508所)和航天八院第国船舶重工集团旗下华中光电技术研究所(717所)等。科研院所主要有昆明物理研究所、中国科学院上海技术物理研究所等，这主，从事基础性研究及科研攻关。近年来，随着民营企业被允许进入国防科技工业领域、武器装备科研生产领域以及装备采购制度改革的逐步深化，以高德红外、大立科技和睿创微纳在内的国内实力较强的民参军红外企业开始逐步直接参与军队与武警红，高德红外更是率先得到了认可成为国内第一家具备完整武器系统科研和生产资质的民营企业。断进步，以及国外探测器出口从事红外热像仪产品生产的企业近年逐渐增多，行业竞争程度随着进入企业数量的增加而变得较为激烈，使红外行业竞争充分走向了市场化。企业之间的差异牌影响力小的企业，大多扮演着国外产品的代理商或者是集成商的角色。一些研发实力较强，具有自主知企业逐渐脱颖而出，这些企业主要为睿创微纳、高德红外、大立科技、广州飒特等。上海技物所中国科学院上海技术物理研究所(简称上海技物所)创建于1958年10骨干单位和主要研发单位。上海技物所代表了我国红外技术的前沿和科研昆明物理研究所，始建于1958年，是国内最早从事红外科学与技术研究庆44所中国电子科技集团公司第44研究所(亦称为重庆光电技术研究所)，始件及红外光学器件的应用技术研究。华北光电所华北光电技术研究所成立于1956年，是中国第一家电子元器件和材料研向，是我国最早从事光电技术综合研究、集激光与红外技术于一体的骨干科研单位。中国电子科技集团公司第十一研究所(华北光电技术研究所)始建于1956年，隶属于中国电子科技集团公司，是研究激光与红外技术的综合红外，包含机加工、光学元件加工与镀膜、红外和激光材料、器件、仪器、设备与系统，是我国主要的光电技术研究所之一。出短波和中波单片2.7K×2.7K红外焦平面探测器，该项技术突破奠定了该所在三代超大面阵红外探测器组件研制方面的领先地位，填补了国内单片2K×2K以上阵列规模红外探测器空白，代表了国内最高和世界先进水平。旗下子公司北京奥依特科技有限责任公司成立于2001年10月，2004年初依托中电11所强大的技术后盾，重组成集激光与红外技术于一身，研发、生产于一体的集团性总公司。在此基础上投资成立了两个子公司：北京波谱华光科技有限公司、北京华北莱茵光电技术有限公司，其中北京波谱华光科技有限公司专业从事红外应用工作，主要有红外测温仪、医用红外热像仪系列产品，在冶金、玻璃、热处理以及医疗等领域广泛应用。北方夜视集团夜视集团是根据中国兵器工业集团公司与云南省委省政府“省部合作”共建昆明光电子基地的战略部署，由昆明物理研究所(昆明北方红外技术股份有限公司)、云南北方光电仪器有限公司、北方夜视技术股份有限公司三家单位整合重组成立的专业化、区域化、产研融合型子集团。夜视集团下属的昆明物理研究所(211所)是我国唯一专门从事红外材料、红外探测器、红外热像仪研发生产的研究所，始建于1958年，是目前国内规模最大的红外科研生产基地和该行业的领军单位之一，现已可自主生产碲锌镉、碲镉汞、锑化铟等探测器材料。目前公司产品以碲锌镉材包括制冷型576×4长波扫描型焦平面探测器和640×512中波凝视型焦平面探测器。下属北方广微科技有限公司成立于2006年7月，是一家专业从事非制冷型红外焦平面探测器及机芯组件研制与生产，并具有自主独立知识产权的高新技术企业。公司非制冷型红外焦平面阵列采用VOx半导体材料作为其公司于2017年研制出一款640×512高性能17μm非制冷氧化钒红外焦平面探测器。3.3.3热成像行业图谱CHAPTER4久之洋44.1高德红外产制造关键升，满足大批量客户票募集资金用于提升能及民用标准化模组高德红外从事红外探测器芯片、红外热成像产品、综合光电系统及完整武器系统的科研生产。其旗下的高芯科技、智感科技(下称“高德智感”)、轩辕智驾等全资子公司分别专注于探测器、整机及应用等领域。高芯科技高芯科技成立于2013年，是高德红外旗下致力于提供红外探测器、机芯模组以及解决方案的全资子公司。公司红外探测器正在向阵列规模更大、像元尺寸更小、灵敏度更高、热响应时间更短方向延伸，封装技术从芯片级(金属、陶瓷)向晶圆级、像元级发展，由单色向双色/多色升级。就非制冷探测器而言，高芯科技建立了8英寸0.11μm氧化钒非制冷红外装与测试等全套工艺。图表4-1：高芯科技部分非制冷探测器和机芯高德智感发展的同时，着力打造红外热成像知名品牌，将红外热成像技术大力推广至人工智能、物联G能硬件、消费电子等诸多创新行业。传统业务方面，高德智感近年加大对国内测温经销商的政策支持和推广力C端双目和一体式红外瞄具等新产品，形成了覆盖高、中、低端市场的观瞄系列产品线，为狩猎、户外运动、警用执法等市场均带来一定的增量空间。新兴市场方面，公司依托红外晶圆模组的性价比、可靠性、易集成等优势，产品广泛应用于仪器仪表、防疫健康、安防监控、智能家居、物联网、智能硬件等新兴应用领域。目前公司已逐步搭建起二代120×90/256×192多分辨率、多视场角红外晶圆模组产品线。推出了全球首款自动对焦微型红外模组——TIMO256AF系列，助力广大非红外行业厂商快速开发红外创新产品。图表4-2：高德智感部分红外终端产品轩辕智驾热成像避障系统基算法设计而成，具有报警等高级辅助驾驶全驾驶与智慧座舱领域，致力于儿童防遗落安全系统、舱内红外小模组和舱外远红外产品线的优化和市场开拓。知名的无人驾驶商用车企业完成了关于某款无人驾驶干线物流车的前装定集成到客户的无人驾驶方案中。元5元5图表4-3：车载红外摄像头与热成像避障系统图表4-4：高德红外2014-2021年营收变化020142015201620172018201920202021总营收热像仪及光电系统营收图表4-5：高德红外2014-2021年盈利变化2015201620172018201920202021 净利润率热像仪及光电系统毛利率44.2大立科技浙江大立科技股份有限公司前身为1984年成立的浙江省测试技术研究所2月在深圳证券交易所中小板上市。公司从事非制冷红外焦平面探测器、红外热成像系统、智能巡检机器人、惯性导航光电产品的研制。公司于2006年正式启动了非制冷红外焦平面项目，沿袭法国非晶硅方主要目标为替换从法国进口的非晶硅芯片。2021年8月，公司自主研制成功17μm像元和12μm像元2个型谱平台的四款氧化钒探测器并实现量产。当前具有非制冷红外焦平面探测器自主研发及产业化的能力，是国内实现5μm25μm/17μm/15μm/12μm等型谱系列产品，封装类别涵盖金属封装、陶瓷封装和晶圆封装。非晶硅技术路线定位高分辨率、高刷新率、高可靠性的应用，适用于航空航天、态势感知、工业测温等高性能场景；氧化钒技术路线定位高灵敏度、低功耗、低成本应用，适用于单兵装备、户外狩猎、安防监控等低成本场景。图表4-6：大立科技部分非制冷探测器、模组及终端产品等行业的优势，还积极开拓在健康养老、个人消费、智能驾驶、环境监测2021年9月，大立科技与北方夜视科技研究院集团有限公司签署战略合谱系列的非制冷红外探测器。图表4-7：大立科技2015-2021年营收及净利润变化86420图表4-8：大立科技2015-2021年红外热像仪营收及毛利变化8642020172018201920202021红外热像仪收入红外热像仪毛利率根据年报披露，大立科技2020年营业收入、利润及归母扣非净利润较上统主营业务中的型号装备产品订货持续快速增长，公司实现按期高质量交44.3睿创微纳创板上市，是从事非制冷红外热成像与MEMS传感技术开发的集成电路芯片企业。旗下拥有艾睿光电、英菲感知(Infisense)、英飞睿 (Infiwave)、苏州睿新、齐新研究院等子公司。外焦平面探测器芯片、热像机芯模组和应用终端产品。主要应用于军用及民用领域，其中民用产品广泛应用于安防监控、辅助驾驶、户外运动、消费电子、工业测温、森林防火、医疗检测以及物联网等诸多领域。图表4-9：艾睿光电部分非制冷热成像终端产品公司自2009年成立以来，一直专注于红外热成像核心技术与产品的研发，2021年成功研制出世界首款8μm1920×1080全高清成像机芯模组；研发出10μm640×512探测器，能满足高端微型化需求；研发出12μm1280×1024大面阵超高灵敏度探测器和12μm384×288高性能用于复杂背景、低对比度及红外伪装等应用领域。图表4-10：艾睿光电部分型号非制冷Vox探测器芯片图表4-11：艾睿光电部分非制冷热成像模组及机芯代工厂共建的8英吋MEMS晶圆生产线已加大平台建设，红外探测器制造平台加速自动化设备导入，金属封装和陶瓷封装红外探测器年产能提升到60万只。图表4-12：睿创微纳2016-2021年营收及利润变化8642-201620172018201920202021率构变化使毛利率下降。此外，公司持续加大新业务的研发投入和新产品开44.4大华股份院、中央研究院、网浙江大华技术股份有限公司成立于2001年，是以视频为核心的智慧物联机器视觉、机器人、视讯协作、智慧消防、汽车电子、智慧存储、智慧安检、智慧显控、智慧控制、智慧热成像等创新业务。热成像人体测温产品、百万像素高清产品；2022年成立华感科技，专注于热成像业务。浙江华感科技有限公司是大华股份旗下创新业务子公司，以热成像技术为核心，面向全球提供热成像产品及解决方案。公司产品及解决方案广泛应用于新能源、自然生态、工业测温、安防监控、碳中和、消费电子等众多图表4-13：华感科技部分热成像产品大华股份根据行业需求，融合AI、大数据、物联网等技术构建针对具体行业具体场景的综合解决方案。智慧林业方面，热成像结合视频AI、遥感监测、大数据等先进技术，打造一体化森林防火应用体系、生物多样性和林业灾害预警体系、生态红线监测应用体系。实现4分钟内火情定位，智能识别滇金丝猴、绿孔雀等物电力行业的智能变电站巡视方案，采用了高精度热成像实现非接触式的远距离温度感知、高精度云台实现对变压器、电抗器等电压、电流、刀闸分合、指示灯异常状态的巡视，相比人工巡视提高了巡视维护、交通出行、场管控、倒闸操作、应急抢修的工作效率，节约了人力资源。煤炭行业，针对采煤、运输、洗(选)、煤化工等全产业链条，依托视频析、煤矿能耗管理等业务方案。太阳能发电领域，通过无人机搭载热成像设备，结合定位和智能识别技智慧医院方面，公司引入部署空间秩序管理、AR全景、热成像测温、后态势全面掌控。持口罩检测、戴口罩识别、人体测温、健康码识别等众多功能，可以快速筛选出体温异常、未戴口罩、健康码异常等人员，助力企事业单位有效进行新冠疫情防控。图表4-14：大华股份2015-2021营收及毛利变化020142015201620172018201920202021营业收入毛利率4.5海康威视杭州海康威视数字技术股份有限公司成立于2001年，2010年在深交所挂牌上市。海康威视专注于物联感知、人工智能和大数据领域的技术创新，业务体系包括公共服务、企事业、中小企业等3个事业群和智能家居、移动机器人与机器视觉、红外热成像、汽车电子、智慧存储、智慧消防、智慧安检、智慧医疗8个创新业务。制冷红外热成像领域，致力于非制冷红外热成像传感器的产品研发及产业化。红外热成像行业一直受制于核心器件价格昂贵，限制了规模应用，海康微影致力于应对这一挑。继2019年海康微影推出160×120分辨率明星产品，引领热成像走进“千元时代”以来，热成像产品在越来越多的领域得到了应用，激发了更多的碎片化需求。2020年海康微影对经济型产品全面升级，以AI开放平台赋2021年海康微影在千元档位推出了全系列256×192分辨率产品，原有160×120分辨率产品在大规模应用之下，成本进一步下探。此外，针对高端市场，海康微影在2021年推出1280×1024分辨率机芯、转台等高图表4-15：海康微影部分非制冷热成像产品0定位于智能物联的海康威视，在智能感知的拓展方面已布局多年。2016年成立海康微影做热成像探测器，2019年受美国制裁进行重组，公司热成像业务主要锁定民用市场，没有进入军用市场，因为海康的背景有外康微影在民用市场，包括海外业务的拓展方面业绩不错。公司从安防切测温、工业测温以及一些其他市场方向。图表4-16：海康威视热成像业务收入变化20214.6久之洋久之洋控股股东为华中光电技术研究究所(又称717所)始创于1960年，我国光电信息系处理、光电系统集成为湖北久之洋红外系统股份有限公司成立于2001年，2016年在深交所创业板上市。主要从事红外热像仪、激光测距仪的研发、生产与销售，是国内少有的、同时具备红外热像仪和激光测距仪自主研发与生产能力的高新技术企业。距仪系列产品；三是融合上述两类技术，根据用户需求定制的红外/激光组合系列产品。于海洋监察、维权执法、安防监控、森林防火监控、水上交通安全监管和救助、搜索救援、电力巡线、工业检测、检验检疫以及辅助驾驶等领域。图表4-17：久之洋部分非制冷产品图表4-18：久之洋2013-2021年营收及净利润变化8765432102018201920202021营业收入净利润率图表4-19：久之洋2013-2021年红外业务营收及毛利变化7676543210102018201920202021红外营收红外业务毛利率044.7富吉瑞北京富吉瑞光电科技股份有限公司成立于2011年，2021年在上交所科创微光、短波、紫外、可见光等方向拓展。公司业务以红外热成像技术为中冷设备的能力。公司产品应用于军用和民用领域。在工业检测领域市场注于工业检测产品在军用领域，主要应用于通用军械、单兵、地面装备、空中装备和水上装备等领域。公司军品配套给总体单位，总体单位加工生产成最终产品销售给军方。在民用领域，主要应用于森林防火、工业气体检测、安防监控、工业测温等场景。自主研发生产的TIF1024系列手持测温热像仪，是目前国内用于工业检测的最高分辨率