一個來自中國西電大學的研究團隊找到了一種新方法，利用與智能手機處理器相同的標準工藝製造短波紅外（SWIR）探測芯片。這項技術有可能將成本降低高達 99%，使曾經只限於軍事衛星和導彈引導系統的技術，能夠應用於消費電子產品和自駕車。計劃於 2026 年底開始大規模生產，並將使用目前正在建設中的專用矽鍺生產線。
短波紅外（SWIR）光的波長對人眼不可見，能夠穿透霧、霾、煙霧和某些固體材料。配備 SWIR 感測器的相機可以在完全黑暗中捕捉圖像，而無需主動照明，能夠透過產品包裝檢測內部缺陷，並在挑戰性的氣候條件下保持性能，這是傳統可見光光學所無法實現的。這些特性使 SWIR 成為衛星偵察、無人機監視和導彈引導系統中不可或缺的技術，因為在這些應用中，性能要求往往超過成本考量。
然而，SWIR 芯片的成本歷來非常高。一個 SWIR 芯片的價格可能從幾百美元到幾千美元，主要是因為這些設備依賴於銦鎵（InGaAs），這是一種難以且昂貴地與標準互補金屬氧化物半導體（CMOS）製造工藝集成的化合物半導體。西電大學的團隊選擇了一種不同的方法，將 InGaAs 替換為矽鍺，這是一種已廣泛應用於半導體製造的材料，並且與 CMOS 處理線路完全兼容。
在矽和鍺之間的晶格間距存在 4.2% 的差異，這導致兩種材料之間的界面出現缺陷。在敏感的光檢測器中，這些缺陷會產生噪聲，降低檢測效率並損害整體性能。這一挑戰歷來阻礙了矽鍺在 SWIR 應用中取代 InGaAs，儘管其成本優勢明顯。該團隊同時解決了兩種主要失效模式，通過在矽和鍺之間引入緩衝層來吸收並逐漸適應晶格不匹配，從而減少關鍵界面處的缺陷密度。隨後的熱處理和化學表面鈍化被應用於密封芯片表面，以防止電流泄漏，這一過程直接降低了暗電流和噪聲，從而防止了它們損害靈敏度。
根據大學的說法，這種綜合方法使得檢測效率和噪聲性能達到或超過全球的技術水平。團隊成員王利明強調，這一方法使得原本高昂的 SWIR 探測器能夠以與智能手機芯片相同的工藝和成本結構進行生產。研究人員估計，相比於基於 InGaAs 的芯片，理論上的成本降低可達 99%，將每單位價格降低至約 $10 / 約 HK$ 78，從目前幾百至幾千美元的範圍中脫穎而出。這一估算假設在標準 CMOS 工廠的規模和產量效率下進行生產。
將芯片的成本從 $1,000 / 約 HK$ 7,800 降至 $10 / 約 HK$ 78，從根本上改變了無人機有效載荷的經濟學，使得在成本之前限制傳感器安裝的平臺上，也能實現全天候和全黑暗的光學感測。類似的好處也擴展至衛星影像系統和精確制導武器的紅外尋標頭。民用應用同樣廣泛，自駕車需要在霧、雨和低光條件下保持性能的傳感器，而 SWIR 技術在這些領域的表現優於可見光相機。工廠檢查系統能夠透過不透明包裝對產品進行非破壞性檢查，而人形機器人則可以在無光環境中導航。此外，根據該大學的說法，智能手機相機也代表著一個重要的潛在市場，因為 SWIR 功能能夠在完全黑暗中拍攝而無需閃光燈。
