AK1212高性能小像元超大面阵红外热成像探测器

企业名称:北京安酷智芯科技有限公司

产品概况:

红外热成像通过探测景物目标自身的热辐射能量，可以呈现出人类视觉无法捕捉的信息，具备可夜视和无接触测温的特点，是视觉的“第六感”，因此被广泛应用在工业测温、夜视安防、辅助驾驶、灾情预警等诸多场景。随着热成像产品的广泛应用，为了满足市场对更低成本、更小体积、更大分辨率、更易集成等核心诉求，安酷智芯推出了高性能小像元超大面阵探测器产品AK1212，核心技术获发明专利授权，性能指标达国际先进水平。

关键技术指标:

敏感材料：氧化钒
像元间距：12μm
阵列规格：1280x1024
响应波段：长波红外，8μm到14μm
典型NETD：＜40mK
输出格式：片上14bit ADC
热响应时间：＜12ms
最大帧频：50Hz
典型功耗： 250mW
封装尺寸： 29x29mm
重量：＜14g
工作温度：-40~85℃
典型供电：6.1V/3.6V/1.8V

产品创新点:

1、技术创新
创新点一：采用新型全数字高集成度技术方案
AK1212高性能小像元超大面阵红外热成像探测器，基于自主研发的高性能高集成度读出芯片，可以实现对目标热辐射信号的高灵敏度高分辨率成像。产品最高帧率达到50Hz，分辨率达到130万像素，相比同类产品功耗更低，外围元器件设计更加简化，实现低成本SoC集成方案。
读出芯片技术上，本产品采用的是全数字高集成度的技术方案，将低噪声偏置电路、片上SRAM存储的失调非均匀性粗校正DAC及数字化读出列ADC全部集成到一颗读出芯片内。从而实现了芯片的高度一体集成，降低了外围器件的复杂度及噪声干扰，为实现小体积、低功耗的模组解决方案奠定了基础。

创新点二：采用新型镜像电路架构及片上非均匀性校正DAC
安酷智芯专注自主设计研发与创新，采用的新型无TEC高PSRR低温漂镜像偏置架构已获发明专利授权，该架构基于逐行切换的镜像盲像元及盲元恒压偏置进行设计，并搭配有源的跨阻放大器补偿增益温漂，可以有效降低输出噪声、提高电源抑制比、提高无TEC的稳定工作范围并补偿自加热效应和非均匀性失配的影响。同时针对片上存储的非均匀性校正，创新研发了一种基于空间宏观匹配的多维校正算法及相应的低功耗低噪声无TEC校正DAC电路，该校正算法基于对输出失调的阵列、行、列、像素来源的分析，从不同的维度进行偏压校正，能够有效地降低校正代价，提高校正精度。设计的校正DAC电路基于低阻化驱动的上下电阻串分压实现，相对于传统结构噪声大大降低。

2、技术优势
优势一：全面提升红外探测器芯片的关键性能指标。
非制冷红外热成像探测器芯片核心关注的性能指标为像元间距、面阵规格及灵敏度/精度指标。本芯片产品采用的全数字化架构可以实现高速多通道的读出电路设计，面向非制冷红外探测器为12μm小像元尺寸，实现了1280x1024百万像素的大面阵探测器及50Hz以上的高帧率成像，同时采用了高响应率MEMS设计及超低噪声的电路读出架构，NETD指标可达40mK以内，整体性能达到国际先进水平。
优势二：加速实现高集成度易开发的系统解决方案。
传感器具有应用场景广泛、需求个性化的特征。传统的分立式、模拟输出传感器芯片依赖外围元器件提供偏压、供电、模数/数模转换等功能，大大增加的系统的复杂度、成本及上市周期。本产品采用高集成的传感器读出芯片设计，通过大量数模混合信号芯片设计的关键技巧，实现内置高性能高精度数据转换器、SRAM/EEPROM存储器、分布式信号处理算法及标准化高速控制/数据接口的超高集成芯片设计，满足用户即插即用的开发需求。
优势三：面向未来物联网需求提供超低功耗设计。
本产品采用了大量低功耗混合信号芯片设计技巧，通过模拟域感知运算、低压模拟模块设计及事件触发的传感器驱动方法等，实现了数倍的功耗降低，满足了非制冷红外探测器对低功耗低发热的需求，降低了探测器发热对成像测温的影响。

3、竞品对比
AK1212高性能小像元超大面阵红外热成像探测器产品达到国际先进水平。本探测器相比进口探测器及国产竞品探测器，保持了关键指标NETD较优秀的基础上，实现了低功耗、高帧率、低功耗及高集成度的特性。

4、知识产权情况
安酷智芯拥有授权发明专利20件，软著10件，集成电路布图5件。
部分专利如：一种读出电路、一种读出电路及其工作方法、一种非制冷红外列级积分及单斜率转换读出电路、一种无TEC非制冷红外焦平面阵列读出电路、一种非均匀性校正电路及校正偏压产生电路、一种非均匀性校正电路及校正偏压产生电路、一种温漂校正电路及校正方法等。

国内外市场推广情况:

在新冠疫情的影响下，全球热成像市场经历了起伏波动，法国分析机构Yole Intelligence发布的最新分析报告数据显示，在2023年，中国热成像技术领域取得了飞速发展，全球市场出货量占比达到50%。中国的艾睿光电和海康微影等企业依靠批量生产优势，在工业和消费市场中日益占据主导地位。目前热像仪市场规模约为65亿美元，预计未来5年，汽车、工业和消费市场的新应用将以接近 6% 的复合年增长率推动市场增长，2029年热像仪市场价值将稳步增长至91亿美元。热成像探测器作为热像仪的核心器件，占据其主要成本。与此同时，美国相关制裁措施影响了诸多中国企业的市场发展。面对国外禁售、而国内具备自研红外探测器能力的企业有限，且其均开展热像仪设备销售业务的情形下，其他整机设备厂商无可避免的面对着探测器供应不稳定的风险。此外，Yole Intelligence认为另一个关键趋势是继续朝着更小的像素发展，这对于汽车行业来说尤其重要。 “为了提高国防和个人视觉系统应用中远程成像热像仪的分辨率，更小的像素也是必需的。”

安酷智芯作为一家国产探测器独立供应商，专注于优质的成像器件产品研发制造与服务，具备经历客户检验的批量交付能力及可靠性。产品主要面向高端工业、安防整机客户进行导入，已执行订单上千万元人民币，主要客户包括高端热像仪设备厂商上市公司——上海热像，以及重庆联合微电子等。AK1212高性能小像元红外热成像探测器推出以来，以其优异的性能表现、高性价比的价格体系以及高质量的开发支持服务不断吸引诸多客户。