在晶體生長(zhǎng)爐與等靜壓石墨材料的生產(chǎn)中，溫度控制是決定產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率的核心環(huán)節(jié)。紅外測(cè)溫儀作為高溫工藝的“眼睛”，其性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定性與可靠性直接關(guān)乎晶體純度、石墨性能一致性等關(guān)鍵指標(biāo)。近年來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)的突破，這一領(lǐng)域正經(jīng)歷從依賴進(jìn)口到自主可控的深刻變革。
長(zhǎng)期穩(wěn)定性與可靠性對(duì)工藝的影響
晶體生長(zhǎng)爐對(duì)溫度控制有著較高的需求。在單晶硅、藍(lán)寶石等高端晶體材料的生長(zhǎng)過(guò)程中，爐內(nèi)溫度梯度的精準(zhǔn)控制是避免晶體缺陷的關(guān)鍵。例如，硅單晶生長(zhǎng)爐的溫度需穩(wěn)定在1500℃以上，且局部波動(dòng)需控制在±1℃以內(nèi)。爐內(nèi)溫度長(zhǎng)期穩(wěn)定性不足可能導(dǎo)致溫控漂移，引發(fā)晶體缺陷（如位錯(cuò)、孿晶），成品率下降；如果紅外測(cè)溫儀可靠性差（如鏡頭污染、元件老化），極易引發(fā)突發(fā)故障，導(dǎo)致爐體停機(jī)和材料報(bào)廢。
而在等靜壓石墨材料領(lǐng)域，石墨化爐內(nèi)溫度均勻性決定了材料的導(dǎo)電性與機(jī)械強(qiáng)度。國(guó)產(chǎn)石墨化爐企業(yè)曾面臨兩難選擇：采用進(jìn)口測(cè)溫設(shè)備雖能保證2800℃高溫下的測(cè)量精度，但設(shè)備成本占整爐造價(jià)15%以上；若選用早期國(guó)產(chǎn)設(shè)備，雖成本降至1/3，卻因粉塵干擾導(dǎo)致溫度誤判率高達(dá)7%，造成每年近萬(wàn)噸石墨材料因局部過(guò)燒而報(bào)廢。
由于石墨化爐中溫度均勻性直接影響石墨的密度、強(qiáng)度和熱導(dǎo)率，因此，爐內(nèi)控溫是等靜壓石墨材料生產(chǎn)中的關(guān)鍵一環(huán)。而紅外測(cè)溫儀需在復(fù)雜工況（粉塵、氣體干擾）下連續(xù)工作數(shù)年，若測(cè)溫儀失準(zhǔn)，可能導(dǎo)致石墨化不充分或局部過(guò)燒，產(chǎn)品批次一致性下降，高端應(yīng)用（半導(dǎo)體、核能）的石墨材料合格率降低。
因此，進(jìn)口紅外測(cè)溫儀曾長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位，但其高昂的成本與漫長(zhǎng)的售后周期成為行業(yè)痛點(diǎn)。
這種困境正在倒逼國(guó)產(chǎn)技術(shù)加速迭代，新一代國(guó)產(chǎn)紅外測(cè)溫儀通過(guò)多光譜融合技術(shù)，將抗粉塵干擾能力提升至進(jìn)口設(shè)備的90%，同時(shí)將高溫標(biāo)定誤差壓縮至±0.8℃，使得石墨灰分含量穩(wěn)定控制在200ppm以下，達(dá)到半導(dǎo)體級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
目前，國(guó)產(chǎn)紅外測(cè)溫儀在硬件層面相比國(guó)外品牌差距已逐漸縮小，國(guó)產(chǎn)傳感器（如InGaAs探測(cè)器）已接近國(guó)際水平，在高溫標(biāo)定技術(shù)、抗干擾算法和光學(xué)鏡頭耐污染性及散熱設(shè)計(jì)等方面仍需進(jìn)一步優(yōu)化。在軟件層面，部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)開始集成AI溫度補(bǔ)償模型，其長(zhǎng)期數(shù)據(jù)和算法魯棒性還有待驗(yàn)證和提升。
在石墨材料領(lǐng)域，精準(zhǔn)控溫可使等靜壓石墨灰分含量從300ppm降至100ppm以下，滿足半導(dǎo)體級(jí)應(yīng)用需求。在穩(wěn)定性、可靠性以及校準(zhǔn)間隔有效提高后，可減少停機(jī)時(shí)間，單爐年產(chǎn)能有望提升5%~8%。
從成本上來(lái)看，紅外測(cè)溫儀國(guó)產(chǎn)替代后可令成本大幅下降，從而使晶體爐和石墨化爐設(shè)備整體成本下降；從供應(yīng)鏈安全方面來(lái)看：規(guī)避進(jìn)口設(shè)備交貨周期長(zhǎng)、售后響應(yīng)慢的風(fēng)險(xiǎn)，保障產(chǎn)能穩(wěn)定性；而從定制化能力上看，國(guó)產(chǎn)廠商可針對(duì)石墨材料生產(chǎn)的特殊需求（如超高溫段監(jiān)測(cè)）快速開發(fā)定制方案。
國(guó)產(chǎn)設(shè)備若實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性，可助力晶體生長(zhǎng)爐的控溫精度提升至±0.5℃，減少微缺陷密度，推動(dòng)8英寸向12英寸硅片升級(jí)。另外，國(guó)產(chǎn)化替代降低了設(shè)備投資門檻，可加速新建產(chǎn)線投運(yùn)。例如，石墨化產(chǎn)能有望從2023年的40萬(wàn)噸/年增至2025年的60萬(wàn)噸/年。
這場(chǎng)技術(shù)迭代正在重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。據(jù)中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2023年國(guó)產(chǎn)紅外測(cè)溫儀在晶體生長(zhǎng)領(lǐng)域的滲透率已從五年前的12%提升至41%，帶動(dòng)單晶硅設(shè)備投資成本下降18%，石墨化產(chǎn)能年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)24%。更為重要的是，國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商與下游用戶的深度綁定，也將催生出需求導(dǎo)向的創(chuàng)新模式。
未來(lái)建議
展望未來(lái)，國(guó)產(chǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)的進(jìn)階之路仍需跨越兩大門檻：一是建立覆蓋設(shè)備全生命周期的可靠性驗(yàn)證體系，包括制定符合ASTM E2847標(biāo)準(zhǔn)的10年加速老化測(cè)試方案；二是突破高溫黑體輻射源標(biāo)定裝置等核心工藝裝備的自主化。在技術(shù)協(xié)同攻關(guān)方面，推動(dòng)測(cè)溫儀廠商與下游用戶（如晶體廠、石墨企業(yè)）共建測(cè)試平臺(tái)，針對(duì)性優(yōu)化高溫抗干擾、多光譜融合等關(guān)鍵技術(shù)。
紅外測(cè)溫儀的國(guó)產(chǎn)化不僅是成本問(wèn)題，更是高端制造業(yè)自主可控的關(guān)鍵一環(huán)。若能在長(zhǎng)期穩(wěn)定性（如10年壽命驗(yàn)證）和極端工況適應(yīng)性上突破，將直接推動(dòng)我國(guó)晶體材料與高端石墨產(chǎn)業(yè)躋身國(guó)際第一梯隊(duì)。只有實(shí)現(xiàn)從應(yīng)用創(chuàng)新到基礎(chǔ)研究的閉環(huán)突破，才能讓國(guó)產(chǎn)測(cè)溫儀真正成為支撐第三代半導(dǎo)體、核級(jí)石墨等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。
中科紅外測(cè)溫儀可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代
中科紅外測(cè)溫儀傳承于中科院自動(dòng)化所紅外測(cè)溫課題組，掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紅外測(cè)溫核心技術(shù)，可為用戶提供紅外測(cè)溫儀整體解決方案。自1962年至今，團(tuán)隊(duì)積累了60余年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，已通過(guò)ISO19001質(zhì)量管理體系認(rèn)證，技術(shù)實(shí)力雄厚，制造工藝先進(jìn)，管理體系科學(xué)。
主導(dǎo)產(chǎn)品有（S）CIT系列紅外測(cè)溫儀，將國(guó)防（原子彈、氫彈、火箭燃?xì)鉁y(cè)溫等）紅外探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，獲得CE認(rèn)證、ROHS認(rèn)證、計(jì)量認(rèn)證。
秉承“為客戶創(chuàng)造價(jià)值”的經(jīng)營(yíng)理念，中科紅外系列測(cè)溫儀產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)防、航天、冶金、熱處理、化工、半導(dǎo)體和電力等行業(yè)，受到客戶一致好評(píng)。多年來(lái)，公司承擔(dān)并完成多項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目，多次獲得中科院級(jí)及省部級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。
60余年來(lái)，從研制出中國(guó)第一臺(tái)紅外測(cè)溫儀到如今形成7大系列的產(chǎn)品系，從服務(wù)國(guó)防與航天領(lǐng)域到全面面向工業(yè)應(yīng)用，中科紅外始終堅(jiān)定信念，步履不停，以高瞻遠(yuǎn)矚的格局視野和自主可控的先進(jìn)技術(shù)，走出了一條傳承與創(chuàng)新的發(fā)展之路。
技術(shù)創(chuàng)新是中科紅外不斷發(fā)展的實(shí)力和底氣，中科紅外致力于為用戶提供紅外測(cè)溫儀整體解決方案，以國(guó)產(chǎn)化替代為己任，加速對(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù)的研發(fā)，為中國(guó)制造向中國(guó)智造的全面轉(zhuǎn)型升級(jí)，貢獻(xiàn)自己的力量。
