量子点红外成像技术中大部分企业集中在中游(红外探测器/红外成像仪等),目前,上游基础层主要由国外巨头把控,主要涉及:
①晶圆及辅料(台积电、中芯国际、华虹半导体等);
②量子点材料(Nanosys Inc.,NN-Labs LLC,Ocean NanoTech,Quantum Materials Corporation等);
中游技术层,部分国内技术能力不断凸显,传统红外成像的代表行公司有美国的Raytheon、FLIR,法国的Sofradir、以色列的SCD等。国内参与者主要包括高德红外、大立科技、睿创微纳、海康威视。随着国内厂商技术突破,近年来市场份额有所提升。
而量子点红外成像的参与者主要有InVisage, ST Microelectronics,SWIR Vision Systems,Emberion以及世界各地的学术团体,包括佛罗里达大学,西班牙光电研究所,华中科技大学,北京理工大学等也都在深度参与量子点红外成像相关技术的研究。
下游应用层主要分特种和民用两大市场,特种客户多为防务整机或者二级集成商,主要应用与枪瞄、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,工业监控等。
随着技术发展,红外成像技术有望降低成本,实现商业化,覆盖消费电子等更多民用领域。
1、代表企业 InVisage
成立于2006年,总部位于美国加利福尼亚州,并在台积电进行材料加工,是一家半导体制造厂商,主要生产基于量子点的图像传感器。
InVisage不仅研发了该技术,还研发了用于实现该技术的物理材料。过程和传统 CMOS 是一样的,仅仅是增加了覆盖量子薄膜这一步,因此,量子薄膜传感器可以将相机的性能提高 5 倍。
非常注重专利布局,公司已经拥有超过 100 项专利技术。
于2017年7月被苹果公司收购。不过苹果一直对量子点技术的相关计划保持沉默。但2023年3月7日美国国家专利局公布的苹果公司的一篇与屏下生物识别相关的专利中,再次出现了短波红外内容,有可能与量子点技术相关,值得持续关注。
2、代表企业 ST Microelectronics
意法半导体(ST)集团于1987年6月成立,是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。意法半导体是世界最大的半导体公司之一。
2021年,在美国旧金山举办的IEEE国际电子器件会议(IEDM)上,ST Microelectronics详细介绍了其有望商业化的量子点短波红外(SWIR)图像传感器,但目前尚未在公司官网发布相关产品。
意法半导体的技术基于硫化铅量子点薄膜。在其300 mm晶圆厂,利用溶液制作,通过沉积步骤整合在CMOS半导体工艺中。
ST Microelectronics涉及到胶体量子点红外成像方面的专利共9件,构思相同,实质上是1个发明构思下的多地区专利布局。
3、代表企业 SWIR Vision Systems
SWIR Vision Systems成立于2018年,是三角研究所(RTI International)的分支机构,于2021年10月完成500万美元A轮融资。专注于开发胶体量子点图像传感器。
基于CMOS的尖端Acuros® CQD图像传感器SWIR Vision Systems开发的CQD传感器采用单片集成方案,其基于PbS胶体量子点的图像传感器采用成熟的低成本半导体沉积技术,直接在CMOS读出集成电路(ROIC)上制造而成。
该工艺不需要外延生长或外来衬底材料,并且可以很容易地扩展到晶圆级制造。该方案还采用了低成本、溶液处理的胶体量子点,以形成在短波红外(SWIR)和可见光谱波段都敏感的sub-2 μm间距的p-n光电二极管阵列。其产品在其官网可查。
基于独特的量子点光电二极管传感器设计,SWIR Vision Systems专利保护的传感器解决方案提供了世界上最高分辨率的商用SWIR相机。其产品已经在全球最大的半导体芯片制造厂用于检验大批量生产的半导体芯片。
专利布局较少,偏向应用。
4、代表企业 Emberion
Emberion成立于2016年,是拆分自诺基亚的一家创新厂商,总部位于芬兰埃斯波,于2022年初完成600万欧元融资扩大产能。