高德紅外斬獲3.34億訂單加速出海，TDK推出新型雙芯片雜散場穩健3D位置傳感器

傳感新品

【南方科技大學：開發可精準計量的柔性壓力傳感器】

2024年3月21日，南方科技大學材料科學與工程系郭傳飛教授和力學與航空航天工程系楊燦輝助理教授研究團隊合作開發了一種無漂移柔性壓力傳感器，解決了柔性壓力傳感器中由于軟材料蠕變導致的難以精準測量靜態壓力的普遍性難題。

圖1：無漂移柔性壓力傳感器的原理、材料和化學組成。

柔性壓力傳感器可將壓力轉化為電信號，而“離-電型”柔性壓力傳感器——一種具有極高靈敏度的器件，更是在機器人觸覺、虛擬現實以及可穿戴設備等領域有重要的應用價值（圖1a）。但現有的柔性壓力傳感器普遍存在明顯的信號漂移問題（圖1b）。信號漂移一方面來自于離子凝膠的漏液，另一方面來自于軟材料的蠕變（圖1c）。因此，柔性壓力傳感器往往“測得靈敏”，但“測不準”，無法用于靜態或準靜態壓力的精準計量，使得這種器件在諸多領域無法替代傳統的硬質傳感器。

針對上述挑戰，研究團隊基于軟材料力學原理，從材料的分子結構入手，設計、制備了一種無泄漏、低蠕變的聚電解質離子導電彈性體，有效地抑制了離-電型柔性壓力傳感器的信號漂移。這種材料是一種共聚物，包含有帶電的分子鏈段以及不帶電的潤滑中性鏈段（圖1d）。前者把陽離子束縛在分子鏈上，以網絡彈性阻礙離子的向外擴散，有效避免離子泄露；后者可有效降低分子鏈之間的靜電吸引，大幅降低材料的蠕變。在上述分子結構的基礎上，團隊提高交聯密度，進一步降低了材料的蠕變。

圖2：聚電解質彈性體的特性。

制備的離子導體是一種聚電解質彈性體（PEE），P（AMT-co-MA）-PMA，具有抗蠕變性。在200kPa拉應力下，樣品保持穩定的機械和電氣性能（例如拉伸應變和阻抗）（圖2a）；當受到峰值應力為400kPa、頻率為1Hz的三角波循環載荷時，峰值應變在10萬次循環中幾乎沒有變化（圖2b）。研究團隊一共制備了三種PEE，只含有帶電分子鏈段的PAMT表示為PEE1，同時含有帶電分子鏈段和不帶電的可滑中性鏈段的P（AMT-co-MA）表示為PEE2，以及在PEE2基礎上加入長鏈PMA增韌的P（AMT-co-MA）-PMA表示為PEE3。三種材料的單軸拉伸曲線如圖2c所示。增韌的PEE3的性能得到顯著提升，具有61.3%的斷裂應變，560kPa的拉伸強度（圖2d），323.5 J m-2的斷裂能（圖2e）和8.2 MPa的壓縮強度（圖2f）。PEE具有非粘性表面并且表現出低遲滯。PEE與金電極的粘附能為20.78 J m-2（圖2g），在加卸載循環測試中，第一次和第1000次的應力-應變曲線幾乎重疊，在1000次循環中平均遲滯<3%（圖2h）。離子導體的電學性能同樣至關重要，團隊對PEE3進行交流阻抗測量并畫出其奈奎斯特曲線（圖2i）和波德相位圖（圖2j）。

圖3：離電傳感器的特性。

團隊通過在兩層金電極之間夾一層PEE來構建傳感器（圖3a）。當受到2.5 kPa的瞬間載荷時，傳感器的響應時間約3.8 ms，恢復時間約5.8 ms（圖3b）。傳感器在0-1000 kPa范圍內都表現出較高的靈敏度（圖3c）。向傳感器施加約500 kPa的靜壓，其電容在48小時內漂移量低于1%（圖3d）。向傳感器施加400kPa的方波循環載荷，傳感器在總共1000個循環中的每個循環相應地輸出方波信號（圖3e）。團隊也在更復雜的情況下驗證了傳感器的無漂移性能，通過在375 kPa的靜壓上疊加50 kPa的周期性波動，傳感器的響應與刺激同相（圖3f）。作為對比，研究團隊選用了目前廣泛使用的離子凝膠（PVDF-HFP）-[EMIM][TFSI]進行比較，在500kPa的靜態壓縮下，電容信號在10分鐘內漂移約102.9%（圖3g）。其信號同時也在方波循環載荷中漂移（圖3h），或在疊加靜態和動態載荷的情況下漂移（圖3i）。

圖4：各種離電傳感器的漂移比和漂移率。

研究團隊提出了漂移比和漂移率兩個指標來定量表征靜壓下的信號穩定性（圖4a）。團隊共制作了十種傳感器，其離子導體分別為優化的PEE、三種未優化的PEE、四種離子凝膠、一種水凝膠以及一種鋰鹽摻雜彈性體。在500kPa靜態壓力下連續測試10分鐘，基于優化PEE的傳感器在10分鐘內表現出約0.33%的平均漂移比，比所有其他傳感器低兩個數量級（圖4b）。此外，基于優化PEE的傳感器在500kPa下的漂移率比其他傳感器的漂移率低2-4個數量級（圖4c）。研究人員采用傳感器產生漂移行為時壓力和其自身模量的比值，即P/E，來表征傳感器在沒有信號漂移的情況下工作的許用壓力?；趦灮疨EE的傳感器可以在0.45的P/E下工作，相比之下使用傳統軟材料的傳感器和傳統硅基傳感器僅在低于10-4和10-3的P/E時實現無漂移傳感（圖4d）。

圖5：無漂移柔性壓力傳感器在機械手抓握操作中的應用。

最后，研究人員將傳感器集成到一個機械抓手上展示了準確傳感-控制-驅動的一體化系統。該機械抓手由一個電機驅動，并配備了一個用于力監測的商業傳感器（圖5a）。使用一個Arduino板來驅動電機以改變機械抓手的閉合程度（DGC），并利用傳感器的信號作為輸入采用PID程序來控制DGC（圖5b）。該工作演示了集成有無信號漂移傳感器機械抓手的精確控制。其可以在350 kPa的高夾緊壓力下穩定地抓住鋼塊。當機械抓手開始工作時，接觸夾持物后電容上升，一旦達到電容的設定值，DGC被固定，并向機械抓手發送命令以提升鋼塊。機械抓手可以穩定地夾住鋼塊20 min，在此期間DGC和夾持力都保持穩定（圖5c,d）。相比之下，將有漂移行為的基于離子凝膠的傳感器集成到機械抓手上，在350 kPa的固定壓力下PID程序會不斷調整DGC，使電容接近設定值，導致鋼塊滑脫（圖5e）?；跓o信號漂移傳感器對力的精確檢測，機械抓手可以安全操作脆弱的物體，研究人員演示了在1500秒內穩定抓住一個小番茄（圖5f）。相比之下，當使用基于水凝膠的傳感器時，水凝膠脫水會導致電信號的降低而導致DGC增加，最終機械抓手捏壞了小番茄（圖5g）。

可精準計量的柔性壓力傳感器具有大規模工程化應用價值，在智能穿戴、人形機器人等領域具有廣闊的應用前景。

傳感動態

【高德紅外斬獲3.34億訂單加速出海 6年投超20億研發費鞏固技術優勢】

3月19日，高德紅外發布公告稱，公司近日已與某J貿公司簽訂了完整裝備系統總體外貿產品國內采購合同，合同金額約為3.34億元，占公司2022年經審計營業收入的13.22%。

高德紅外表示，公司正大力推進海外業務合作，相關型號項目產品及完整裝備類系統總體產品已相繼在J貿公司海外展臺上展出。未來，公司將緊密結合國際市場需求，通過多種業務模式進一步拓展海外市場。

再獲大單加碼海外業務

公開資料顯示，高德紅外創立于1999年，是一家以紅外熱成像技術為核心的綜合光電系統及新型完整裝備系統總體研制生產企業。公司主要業務涵蓋紅外焦平面探測器芯片、紅外熱像整機及以紅外熱成像為核心的綜合光電系統、完整裝備系統總體、傳統非致命性彈藥及信息化彈藥四大業務板塊，產品廣泛應用于國防、航空航天、工業檢測、檢驗檢測、安防監控、汽車輔助駕駛和消費電子等領域。

公告顯示，高德紅外近日與某J貿公司簽訂了完整裝備系統總體外貿產品國內采購合同，合同金額約為3.34億元，占公司2022年經審計營業收入的13.22%，預計對公司未來的經營業績產生積極影響。

事實上，這是不到一年的時間里，高德紅外拿下的第3個完整裝備系統總體產品重大項目簽單，3筆合同總金額已超過9億元。

去年8月，高德紅外公告稱，公司與客戶簽訂了某型號完整裝備系統總體產品及某型號紅外熱像儀訂貨合同，合同金額為2.75億元；去年12月，高德紅外及全資子公司湖北漢丹機電分別與客戶簽訂了某兩型完整裝備系統總體型號產品研制合同及相關產品訂貨合同，合同總額約為3.12億元。

高德紅外在公告中指出，公司已獲批多款完整裝備系統總體產品的外貿出口立項，與具有相關出口權的J貿公司形成了戰略合作關系。公司積極開展海外業務合作，相關型號項目產品及完整裝備類系統總體產品已相繼在J貿公司海外展臺上展出，海外市場需求對接順利，完整裝備系統總體產品在以前年度已實現海外批量交付。本次簽署的合同為公司完整裝備系統總體產品在海外市場取得的新進展。

同時，公司大力推進系列完整裝備系統總體產品海外業務合作，從國內及國外兩個方向來快速提升完整裝備系統總體項目收入及利潤，全面實現公司從核心器件——光電系統——完整裝備系統總體的全產業鏈戰略布局。后續公司將密切結合國際市場需求，通過多種業務模式來拓展海外市場，持續積極推進完整裝備系統總體產品的J貿科研出口工作。

近6年研發費用超20億

目前，高德紅外是唯一一家獲得多類型完整裝備系統總體科研及生產資質的民營企業，公司完整裝備系統總體在研項目涉及的領域覆蓋面廣、品類多樣，已研制成功和在研的多種完整裝備系統達到國內領先和國際先進水平。

去年10月，高德紅外曾披露，公司作為某兩型國內完整裝備系統總體型號項目總設計師單位，收到《關于下達某兩型完整裝備系統總體型號項目研制任務的通知》，按照國家相關規劃承擔該兩型總體型號項目的研制任務，并承接該兩型重點總體型號項目的批量生產任務。

作為民營高科技企業，創新技術優勢是高德紅外的安身立命之本。近年來，公司持續開發新技術、研制新產品，深度研發全面領先的智能裝備，確保以紅外為核心的裝備及系統總體技術水平處于國際先進水平。

從研發投入來看，高德紅外不到6年時間投入總額已超過20億元。2018—2022年，公司研發費用分別為2.12億元、2.58億元、4.55億元、3.71億元、4.13億元；2023年前三季度，公司研發費用為3.69億元，同比增長超過10%。

不過，從業績表現來看，近兩年高德紅外出現明顯下滑。財務數據顯示，2017—2021年，公司業績一路攀升，其中凈利潤由2017年的5844.48萬元升至2021年的11.11億元。但2022年，公司營收、凈利雙雙下滑，凈利潤腰斬至5.02億元。2023年業績預告顯示，公司預計全年凈利潤為0.8億元至1.2億元，同比繼續大幅下降。

為扭轉業績下滑局面，高德紅外積極開展外貿業務合作，持續優化出海產品組合。相關數據顯示，公司主營產品出口海外的毛利率逐年提高，至2023年上半年已增至58.26%，顯著高于國內市場。同時公司海外業務占比也不斷增長，從2021年的12.16%升至2023年上半年的42.72%。依托于公司多年積累的研發優勢，海外業務有望在未來為公司盈利增長做出持續貢獻。

【激光雷達價值受認可將迎更大發展，禾賽2023財報亮眼領跑行業】

隨著全球汽車產業加速駛向智能化，激光雷達技術逐漸凸顯其不可或缺的核心價值，贏得市場的廣泛認可。近日，激光雷達領軍企業禾賽科技發布2023年財報數據，全年營收達到了18.8億元，同比增長56.1%。這一數據不僅顯示出了禾賽科技在激光雷達領域的市場領導地位，也反映了市場對激光雷達技術的廣泛認可和持續增長的需求。

在新能源汽車將高階智能駕駛輔助系統作為共同的突破方向后，大部分車企OEM都已經將激光雷達作為新車標配。禾賽科技憑借其先進的激光雷達技術，成功吸引了眾多國內外知名汽車品牌的青睞。從國際頂尖汽車品牌到理想、零跑、哪吒等國內新勢力、還包括傳統龍頭企業長城汽車、吉利汽車等，均將禾賽科技激光雷達應用到其新產品智能駕駛系統中，以實現高階輔助駕駛。

過去一年，禾賽科技在交付量方面也取得了令人矚目的成績。2023年全年交付了222,116臺激光雷達，同比增長176.1%。這一交付量的快速增長，不僅證明了禾賽科技強大的生產能力和市場競爭力，也預示著激光雷達在汽車領域的應用將越來越廣泛。

值得關注的是，禾賽科技在海外市場也取得了顯著的進展。公告顯示，禾賽科技已與兩家國際頂尖汽車品牌達成前裝量產定點合作，并與9家領先的北美、歐洲和亞洲（中國以外）主機廠展開了海外ADAS業務合作洽談。這一戰略布局不僅有助于禾賽科技進一步拓展海外市場，也有助于其分攤生產成本，改善經營表現。

禾賽科技出色成績的背后，不僅得益于其領先的技術實力，更得益于其對市場趨勢的敏銳洞察。隨著汽車行業逐步邁向L2+/L3智駕系統的新時代，激光雷達作為實現高階智駕的必要硬件，其重要性日益凸顯。禾賽科技憑借其深厚的技術積累和創新能力，成功抓住了這一市場機遇，贏得了客戶的廣泛認可。

展望未來，禾賽科技對2024年的交付量充滿信心，預計將達到60萬臺左右。這一目標的實現，不僅需要禾賽科技繼續加大技術研發和市場開拓力度，更需要整個產業鏈上下游的協同合作。隨著技術的不斷進步和市場的持續擴大，激光雷達上車將成為汽車產業的新常態，禾賽科技等領軍企業將在這一進程中發揮更加重要的作用。

【TDK 推出新型雙芯片雜散場穩健 3D 位置傳感器】

3月14日，日本TDK株式會社（TDK Corporation）宣布推出適用于汽車和工業應用的新型雙芯片傳感器HAR 3920-2100，進一步擴展其Micronas 3D HAL位置傳感器系列。

新傳感器旨在滿足干擾雜散磁場下對高精度線性和角位置測量的需求。HAR 3920根據ISO 26262開發，滿足ASIL C要求，適合集成到ASIL D級的汽車安全相關系統中。該系列傳感器適用于油門踏板位置、節流閥位置測量或非接觸式電位器等應用。TDK計劃于2024年4月開始生產該傳感器。

HAR 3920采用雙冗余設計——兩個獨立芯片堆疊在一個封裝中，電氣連接到一側的引腳。通過占據相同的磁場位置，這種堆疊芯片架構可確保一致的輸出信號特性。該傳感器利用霍爾技術測量垂直和水平磁場分量，并使用霍爾板陣列抑制外部雜散磁場。該傳感器可以測量磁鐵的360角度范圍和線性運動。簡單的兩極磁鐵足以進行精確的旋轉角度測量，理想情況下以軸端配置放置在敏感區域上方。該傳感器還支持雜散場穩健的離軸測量。

HAR 3920具有線性、比例模擬輸出信號和無源斷線檢測功能，與上拉或下拉電阻器兼容，用途廣泛。此外，它還提供從計算的位置信息或設備信號路徑上的其他源得出的開關輸出（開漏），允許用戶定義開/關切換點、開關邏輯和開關極性。

片上信號處理根據磁場分量計算每個芯片的一個角度，并將該值轉換為模擬輸出信號。用戶可以通過對非易失性存儲器進行編程來調整增益、偏移和參考位置等主要特性。

該傳感器專為汽車和工業應用而設計，工作環境溫度范圍為–40 C至160 C，具體取決于電源電壓范圍。該傳感器結構緊湊、用途廣泛，并采用16引腳SSOP16 SMD封裝。

【投 1000 億美元，英特爾要在美國擴建或新建半導體工廠：最快 2027 年投產】

3 月 22 日消息，英特爾公司在獲得 195 億美元聯邦撥款和貸款之后，該公司的首席執行官基辛格近日在接受采訪時再次強調，未來幾年將投資 1000 億美元（當前約 7210 億元人民幣），在美國 4 個州擴建或者新建半導體工廠。

圖源：Intel

基辛格表示英特爾公司的目標，是將俄亥俄州哥倫布市附近的空地，改造成“全球最大的人工智能芯片制造基地”，并最快 2027 年開始投產。

除了俄亥俄州之外，英特爾還計劃在新墨西哥州、俄勒岡州和亞利桑那州擴建和新建工廠，并計劃向美國政府申請 250 億美元

的稅收優惠支持。

基辛格在采訪中表示在千億美元投資中，約 30% 的投資將用于建設成本，包括勞動力、管道和混凝土；其余部分將用于購置來自 ASML、東京電子、應用材料、KLA 和其他公司開發的新型先進芯片制造設備。

基辛格表示大部分新購置的制造工具將先運往俄亥俄州的工廠，并將于 2027 年或 2028 年開始生產新芯片。

基辛格坦言俄亥俄州工廠目前沒有設置固定的時間表，會根據市場情況或芯片支出的趨勢而進行動態調整，其中聯邦補貼和低息貸款對于推進該計劃至關重要，但英特爾也會積極為新工廠提供自有資金和現金流。

【氣體傳感器的工作原理匯總及各自的優缺點對比】

氣體傳感器是用于檢查氣體成份和濃度的主要器件，氣體傳感器的工作原理有半導體，催化燃燒，電化學，紅外和光離子等。氣體傳感器的各種工作原理的介紹如下：

一、半導體式氣體傳感器
它是運用一些金屬氧化物半導體材料，在必定溫度下，電導率隨著環境氣體成份的改變而改變的原理制作的。

二、催化燃燒式氣體傳感器
這種傳感器是在白金電阻的外表制備耐高溫的催化劑層，在必定的溫度下，可燃性氣體在其外表催化燃燒，燃燒是白金電阻溫度增加，電阻改變，改變值是可燃性氣體濃度的函數

三、電化學式氣體傳感器
它適當一部分的可燃性的、有毒有害氣體都有電化學活性，能夠被電化學氧化或者復原。運用這些反應，能夠分辯氣體成份、檢查氣體濃度。電化學氣體傳感器分許多子類

（1）原電池型氣體傳感器（也稱：加伏尼電池型氣體傳感器，也有稱燃料電池型氣體傳感器，也有稱自覺電池型氣體傳感器），他們的原理行同干電池類似，僅僅是電池的碳錳電極被氣體電極代替了。這種氣體傳感器可應用范圍較窄，約束要素較多。
（2）穩定電位電解池型氣體傳感器，這種傳感器用于檢查復原性氣體十分有效，它的原理與原電池型傳感器不一樣，它的電化學反響是在電流強行下發作的，是一種真實的庫侖剖析的傳感器。這種傳感器是現在有毒有害氣體檢查的主流傳感器。
（3）濃差電池型氣體傳感器，具有電化學活性的氣體在電化學電池的兩邊，會自覺構成濃差電動勢，電動勢的巨細與氣體的濃度有關，這種傳感器的成功實例就是轎車用氧氣傳感器、固體電解質型二氧化碳傳感器。
（4）極限電流型氣體傳感器，有一種丈量氧氣濃度的傳感器運用電化池中的極限電流與載流子濃度有關的原理制備氧氣濃度傳感器，用于轎車的氧氣檢查，和鋼水中氧濃度檢查。

四、紅外傳感器
屬于精密型傳感器，它具有相當好的測量針對性，目前主要檢測低碳鏈碳氫化合物和CO2。

五、光離子傳感器PID
有一個紫外光源，化學物質在它的激發下產生正、負離子就能被檢測器輕易探測到。當分子吸收高能紫外線時就產生電離，分子在這種激發下產生負電子并形成正離子。這些電離的微粒產生的電流經過檢測器的放大，就能在儀表上顯示PMM級的濃度。這些離子經過電極后很快就重新組合到一起變成原來的有機分子。

傳感器工作原理優點缺點：

半導體式氣體傳感器
優點：成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單
缺點：必須在高溫下工作、對氣體或氣味的選擇性差、元件參數分散、穩定性不理想、功耗高

催化燃燒式氣體傳感器
優點：輸出信號線性好、指數可靠、價格便宜。
缺點：只能測量可燃氣體

電化學式氣體傳感器
優點：可以檢測某特定的氣體、線性輸出、低功耗和良好的分辨率，良好的重復性和準確性、不被其他氣體干擾、比大多數其它氣體檢測技術更經濟
缺點：使用溫度范圍有限、壽命短、在目標氣體中暴露的時間越長、壽命就越短

紅外傳感器
優點：精度高、選擇性好、可靠性高、不中毒、不依賴于氧氣、受環境干擾因素較小、壽命長
缺點：儀器功耗大、制造的成本比較高、容易受到粉塵、濕度的影響、傳感器成本高

光離子傳感器
優點：PID高靈敏度、用途廣泛、便攜式、體積小、精度高、高分辨、響應快、實時性、安全性高、可連續測試
缺點：傳感器成本很高

審核編輯 黃宇