能让黑夜和大雾“消失”的探测技术，他们把成本打下来了！

想象一下，如果有一项“超能力”，能让你在漫天大雾中清晰视物，在漆黑夜里洞察万物——这是短波红外（SWIR）探测技术的拿手好戏。

普通的摄像头和人眼，只能看到可见光。一旦光线变暗或者有雾、有烟，就什么都看不清了。而短波红外探测技术不仅能穿透雾霾、在黑夜中看清物体，还能识别不同物质的“指纹”特征。

短波红外探测技术应用场景

听起来很美好，对吧？但过去几十年，这项技术始终没能走进普通人的生活。原因只有一个字：贵。一片短波红外探测芯片，动不动就要几千美元。

最近，西安电子科技大学杭州研究院（简称：西电杭州研究院）集成电路研究所胡辉勇团队，用一颗基于硅锗工艺的芯片，将制造成本从“航天级”拉入“平民级”，为这项技术大规模走入民用市场铺平了道路。

当前，主流的InGaAs（铟镓砷）探测器虽性能优异，制造工艺复杂，产量低，而且没法用现有的普通芯片生产线。用业内人士形象的比喻来说：“如同用打造航天器的方法去造家用电器，成本与规模注定无法匹配。”

研究团队的破局思路，在于选择了SiGe（硅锗）路径。

硅锗技术的核心魅力在于“兼容”与“拓展”。利用专有硅锗外延工艺平台进行材料外延，然后采用标准硅基CMOS工艺平台制备探测器件，不仅将探测波段从硅的极限拓展至关键的短波红外区域，更巧妙地“借道”了成熟、低成本的8英寸/12英寸硅基产线。

“这意味着，我们可以用造手机芯片的方式和成本基础，去制造原本天价的短波红外探测器。”团队技术核心成员王利明解释。与主流的InGaAs（铟镓砷）技术相比，硅锗路线的理论成本可降至其百分之一到十分之一，为消费电子、智能驾驶等百亿级市场打开了大门。

然而，理想与现实之间横亘着一道巨大的技术鸿沟。硅与锗的原子排列周期存在4.2%的“错位”——就像两位习惯不同步伐的舞者共舞，稍有不慎就会步伐凌乱。

这种错位会在材料中产生大量缺陷，导致探测器“漏电”，灵敏度大打折扣。正是这个“原子级”的难题，让这项技术在此前二十多年里始终走不出实验室。

面对这一失配难题，团队在多个层面展开了系统性攻关——

在材料生长环节，设计了多层渐变缓冲层，配合低温生长技术，像铺设一层层缓冲垫一样，逐步减少材料内的原子级失配，大幅降低了缺陷密度；

在界面处理上，采用原位退火和钝化技术，相当于给材料表面穿上一层“保护衣”，有效抑制了漏电现象；

在器件设计层面，通过创新的SPAD（单光子雪崩二极管）结构设计，优化电场分布，让载流子信号更清晰、噪声更低。

此外，团队还建立了仿真与实验的闭环验证体系，通过计算机模拟与实测数据相互印证，精准指导每一次工艺改进。

团队研制的硅锗短波红外单光子探测芯片

依托西电杭州研究院，团队打通了“器件设计仿真—材料外延生长—专用工艺流片—匹配电路设计—成像系统验证”全流程自主研发闭环。

目前，团队自主搭建了硅锗外延系统，自研读出电路与成像模组，形成从芯片到系统的完整解决方案。同时，正在建设的硅锗专用流片线预计2026年底投产，具备快速迭代、工艺可控、低成本验证能力。

这样一来，低成本、高性能的短波红外探测技术，终于有望大规模走出实验室。

想象一下，未来，智能手机在暗光下拍出更清晰的画面，让车载激光雷达以更低成本守护驾驶安全，让智能家居更精准地感知人的存在与状态，也让工业检测更快速、更可靠，从源头保障消费品品质。

内容来自：潮新闻