**國(guó)產(chǎn)硅鍺芯片突破：短波紅外探測(cè)成本驟降99%**

【科技前沿】當(dāng)黑夜不再成為視覺(jué)的屏障，當(dāng)霧霾無(wú)法阻擋感知的精度，短波紅外（SWIR）技術(shù)正以顛覆性姿態(tài)重塑全球光電傳感產(chǎn)業(yè)格局。西安電子科技大學(xué)胡輝勇團(tuán)隊(duì)近日宣布，其基于硅鍺工藝的單光子雪崩二極管（SPAD）芯片實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突圍，將這一高端探測(cè)技術(shù)的成本壓縮至傳統(tǒng)方案的1%，徹底打破由國(guó)際巨頭壟斷的“天價(jià)芯片”時(shí)代。

### **技術(shù)破壁：從“航天級(jí)”到“消費(fèi)級(jí)”的跨越**

短波紅外技術(shù)因具備穿透煙霧、夜間成像、物質(zhì)成分識(shí)別等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，被視為智能感知領(lǐng)域的“黃金波段”。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，其核心探測(cè)器依賴銦鎵砷（InGaAs）材料，需采用昂貴的磷化銦襯底及Ⅲ-V族工藝，單顆芯片成本高達(dá)數(shù)千美元，僅能應(yīng)用于軍工、航天等高端場(chǎng)景。胡輝勇團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，選擇硅鍺（SiGe）這一與現(xiàn)有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈高度兼容的材料體系，通過(guò)創(chuàng)新工藝將探測(cè)波段拓展至短波紅外，同時(shí)保留硅基CMOS的低成本優(yōu)勢(shì)。

“這相當(dāng)于用智能手機(jī)芯片的生產(chǎn)線，制造出性能媲美航天級(jí)的光電傳感器。”團(tuán)隊(duì)核心成員王利明表示。硅鍺技術(shù)的關(guān)鍵突破在于解決了硅與鍺原子間4.2%的晶格失配難題。團(tuán)隊(duì)通過(guò)多層漸變緩沖層設(shè)計(jì)、原位退火鈍化技術(shù)及優(yōu)化的SPAD結(jié)構(gòu)，顯著降低材料缺陷與漏電噪聲，使探測(cè)器在近室溫條件下達(dá)到國(guó)際一線水平。

### **全鏈自主：從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)的閉環(huán)**

為實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了覆蓋設(shè)計(jì)、材料、工藝、系統(tǒng)的全鏈條研發(fā)能力。其自主搭建的硅鍺外延系統(tǒng)與專用流片線預(yù)計(jì)2026年底投產(chǎn)，可支持快速迭代與低成本驗(yàn)證。這一布局不僅保障了技術(shù)自主可控，更縮短了從研發(fā)到市場(chǎng)的周期。

目前，團(tuán)隊(duì)研制的芯片在探測(cè)效率與噪聲抑制等指標(biāo)上已比肩索尼、臺(tái)積電等國(guó)際領(lǐng)先產(chǎn)品，為國(guó)產(chǎn)高端傳感器替代進(jìn)口奠定基礎(chǔ)。未來(lái)，該技術(shù)將率先應(yīng)用于單光子通信、激光雷達(dá)等領(lǐng)域，并逐步滲透至智能手機(jī)、工業(yè)檢測(cè)等民用市場(chǎng)。

### **產(chǎn)業(yè)變革：開啟“超視覺(jué)”智能時(shí)代**

成本的大幅降低將徹底改變短波紅外技術(shù)的應(yīng)用生態(tài)。在消費(fèi)端，智能手機(jī)可搭載低成本紅外攝像頭，實(shí)現(xiàn)暗光高清拍攝與材質(zhì)識(shí)別；在汽車領(lǐng)域，激光雷達(dá)的普及門檻進(jìn)一步降低；在工業(yè)場(chǎng)景，無(wú)損檢測(cè)效率將顯著提升。更長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)或?qū)⒊蔀槿诵螜C(jī)器人、商業(yè)航天等前沿領(lǐng)域的“標(biāo)配傳感器”，推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)向“精準(zhǔn)感知”升級(jí)。

“當(dāng)一項(xiàng)技術(shù)從‘奢侈品’變?yōu)椤沼闷贰?，其帶?dòng)的創(chuàng)新將是幾何級(jí)的?！毙袠I(yè)分析人士指出，硅鍺SPAD芯片的突破不僅是一次技術(shù)迭代，更標(biāo)志著中國(guó)在高端光電傳感領(lǐng)域已從“跟跑”轉(zhuǎn)向“并跑”，未來(lái)有望引領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)。

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