全球氧化钒红外探测器市场规模及行业最新洞察
全球氧化钒红外探测器市场规模及行业最新洞察
氧化钒红外探测器作为非制冷红外探测器的一种，因其独特的性能优势，在军事和民用领域都有广泛的应用。本文将从技术特点、市场竞争格局、市场规模预测以及未来发展趋势等多个维度，全面解析全球氧化钒红外探测器行业的发展现状与前景。
自 1930 年以来，制冷型探测器一直占据着红外探测器发展的主导地位。然而，制冷型探测器所需的低温制冷不但使得探测器价格昂贵，也使得系统体积增大、使用不便。非制冷红外焦平面探测器无需制冷装置，能够在室温状态下工作，具有体积小、质量轻、功耗小、寿命长、成本低、启动快等优点。虽然在灵敏度上不如制冷型红外焦平面探测器，但非制冷焦平面探测器性能已可满足部分军事装备以及绝大多数民用技术领域的技术需要。
目前，非制冷红外探测器的生产数量要远远超过制冷型探测器，主要是其民用市场需求量大，另外还可以满足部分军用市场的需求。非制冷红外探测器按照 MEMS 传感器材料的不同可以分为氧化钒红外探测器和非晶硅红外探测器。氧化钒红外探测器是非制冷领域应用最为广泛的探测器。其红外半导体材料为氧化钒，该材料的电阻温度系数较高，为 2%-3%/K，由于其阻值随温度变化幅度较大，因此灵敏度较高。
多数企业是从红外探测器芯片，机芯到终端产品一条产业链生产。并且，企业的大部分红外探测器芯片会自产自用，因此本文统计的氧化钒红外探测器包括了企业自用和外销的产品。
氧化钒红外探测器行业目前现状分析
目前国际上仅美国、日本、以色列、中国等少数国家掌握氧化钒非制冷红外芯片设计技术，国外主要供应商对我国存在一定的出口限制。由于红外产品的特殊敏感性，特种装备类产品往往以国家为单位实施产品和技术垄断，尤其各技术领先国对特种装备类红外热像产品和技术高度保密，导致不同国家的红外产品企业之间在防务领域一般不会产生直接的市场竞争。具体来看，本行业的竞争主体集中在美国、中国、日本和以色列。其中美国以强大的科研优势保持领先，在国际特种装备市场占据绝对主导地位。国外对于高端产品处于管控状态。2008年以前，国内红外产品的芯片，即“红外探测器”全部依赖进口。以美国为首的西方发达国家在高端芯片领域对中国实行严苛的出口审批制度。特别是在红外芯片领域，西方国家更是将其产品及研制技术列为高度敏感的高科技领域，美国严格禁止对我国出口。不仅如此，还对除美国之外，拥有红外芯片核心技术产品的西方发达国家施加压力，限制其对华出口。唯有与中国关系较好的法国，每年向中国出口少量的工业级三流红外芯片，且明确限制不允许用于军事领域。随着国内本土企业的兴起，目前本土化供应产能充足，比如睿创微纳有340万个氧化钒红外探测器产能。在红外传探测器方面不再依赖进口，可能仍然有少部分中端非晶硅红外探测器从法国进口。
氧化钒红外探测器发展趋势
红外技术创新向小像元间距、晶圆级封装方向发展
随着非制冷热成像产品在安防、测温、汽车和个人视觉系统中的广泛应用，市场对热成像模组的分辨率、功耗、体积和价格提出了新的要求，更大面阵规模、更小像元间距、更小封装体积、更高集成化日益成为主流发展方向。
当前，业内非制冷红外芯片像元尺寸从最初的 35μm 迅速发展到了目前主流的 12μm，并在向更小尺寸发展。小像元尺寸的优势在于，更小像元尺寸是缩小芯片尺寸，降低芯片成本，进一步满足热成像模组小型化、集成化需求的基础。另外，相同焦距光学系统下，像元尺寸越小，空间分辨率越高，并且对于同一物体，像元尺寸越小辨识距离越远。因此，小像元尺寸是技术创新的主流方向。
新兴民用领域需求快速增长
目前国内红外热成像市场实际年需求与潜在需求存在较大的差异，造成这种差异的主要原因 为红外探测器乃至红外热像仪的成本和售价较高。未来，随着红外产品价格下降，性价比提升， 未来市场普及率将进一步提升，尤其是对价格更为敏感的民用消费类领域。国际市场上，新兴经济体的快速发展，红外热像仪成为民用领域的重要消费市场，红外热像 仪可以应用于新兴经济体中的安防监控、智慧城市、物联网等领域，需求广阔；在国内市场上， 随着我国经济结构调整与经济持续增长，红外热像仪将在工业现代化进程中发挥更大的作用，例 如应用于现代化工业生产中的工业检测、AI、检验检疫、消防等领域。随着产业结构升级及消费 水平提高，未来我国民用红外热像仪将更多的应用于汽车辅助驾驶、个人消费电子及物联网等新 兴领域，市场规模在不断扩大，需求空间广阔。
自主可控成为主流
非制冷红外焦平面阵列探测器是从 20 世纪 80 年代开始，在美国军方的支持下发展起来的。由于非制冷焦平面探测器在防务方面的诸多应用，美国对中国一直实行严格的禁运措施。美国厂商在中国大陆仅出售热成像仪整机，或者在分辨率、帧频等方面有限制条件的热成像机芯组件。法国的红外探测器可以对中国出口，但实施最终用户许可制度，并且在高端产品严格限制。国内过去主要在高校等研究机构进行一些材料、传感器和读出电路技术相关研究，但一直未能实现自 主可控批量供货。从 2014 年以后，自主可控红外探测器已经在国内民用和防务多个领域达到广泛应用，成为替代进口产品的主力军，为红外行业快速发展奠定了基础。
全球氧化钒红外探测器市场规模总体分析
红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟，甚至可以分析物质的分子组成；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。
红外技术有四大优点：环境适应性好，在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光；隐蔽性好，不易被干扰；由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；红外系统的体积小，重量轻，功耗低。
目标的光谱特性、探测系统的性能、目标和探测口之间的环境和距离，这三大因素是红外技术发展过程中需要解决的主要问题。例如：为充分利用大气窗口，探测器光谱响应从短波红外扩展到长波红外，实现了对室温目标的探测；探测器从单元发展到多元，从多元发展到焦平面，上了两大台阶，相应的系统实现了从点源探测到目标热成像的飞跃；系统从单波段向多波段发展；发展了种类繁多的探测器，为系统应用提供了充分的选择余地。
红外探测器一直受制于西方政府和供应商。为打破国外技术垄断，2012年4月，高德红外用2.4亿元超募资金实施“红外焦平面探测器产业化项目”。2014年2月25日，高德红外公告，公司“基于非晶硅的非制冷红外探测器”项目成果已获湖北省科技厅鉴定通过，下一阶段将开展试生产及批产工作。国内而言，高德公司的红外芯片生产线可以同时运行国际主流的非晶硅和氧化钒两种工艺线路。正因如此，高德红外是国内唯一同时具备2条工艺线路的红外探测器芯片生产企业。
2023年全球氧化钒红外探测器市场销售额达到了16.20亿美元，预计2030年将达到19.21亿美元，年复合增长率（CAGR）为3.10%（2024-2030）。地区层面来看，中国市场在过去几年变化较快，2023年市场规模为4.05亿美元，约占全球销售额的25.03%，预计2030年将达到5.17亿美元，届时全球占比将达到26.90%。国内氧化钒红外探测器真正取得发展是从2014年开始，在2015年开始了规模量产，目前国产的产品基本上被国内内部消化了，做成红外热像仪进行内销或出口。
氧化钒红外探测器市场有几个主要参与者，如Teledyne FLIR、睿创微纳、海康微影、高德红外和BAE Systems等。2023年，前五名的销售额市场份额达到75.70%。全球巨头制造商主要分布在美国、日本、以色列和中国。
北美是氧化钒红外探测器最大的消费地区，2023年销售额市场份额达到49.54%。第二位是中国；继北美之后，2023年消费市场份额为25.03%。新投资需要大量资金，小企业很难进入该行业。市场不仅受价格影响，还受产品性能影响。龙头企业具有性能更优、产品种类更丰富、技术更优、售后服务无懈可击的优势。因此，它们占据了高端市场的大部分市场份额。展望未来几年，不同品牌之间的价格差距将会缩小。同样，毛利率也会有波动。
从产品产品类型方面来看，晶圆级封装氧化钒红外探测器占有重要地位，预计2030年销量份额将达到61.68%。这得益于晶圆级封装降低了成本，适合大批量低成本生产。
同时就应用来看，民用在2023年销售额份额大约是67.41%，由于进入后疫情时代，民用市场需求会暂时缓慢发展，未来几年CAGR大约为2.17%。军用领域，除了2021年出现了负增长之外，后续会一直稳定增长，尤其是2023年增长率超过了9%。2021年负增长和国防支出相关联。2021年，全国国防支出约13553.43亿元，约合2090亿美元。根据英国国际战略研究所(IISS)数据，尽管全球国防支出仍保持增长，但通货膨胀的激增导致国防预算增速不足以跟上经济的上涨，致使国防支出呈现出负增长。
总之，随着晶圆级低成本封装的快速发展和技术成熟，以及未来军事和民用应用的需求的不断刺激，氧化钒红外探测器市场规模会保持增长趋势。