一颗黄豆大小的芯片，利用颠覆性技术胶体量子点红外探测成像做成“视觉芯片”，装到手机、检测器上，可以“穿透”介质，看到肉眼看不到的“真相”。
利用颠覆性技术胶体量子点红外探测成像做成的“视觉芯片”（右）及芯片封装模组（左）装到手机、检测器上，可以“穿透”介质，看到肉眼看不到的“真相”。长江日报记者周超 摄
光谷实验室近日宣布，其联合科研团队（华中科技大学实验室、温州实验室）研发的胶体量子点成像芯片已实现短波红外成像。目前，已完成小试、中试，可大面积加工，兼容12寸CMOS晶圆制备工艺，同时成本极低，有望颠覆市场。
胶体量子点成像芯片12寸CMOS晶圆，目前已完成小试、中试，可大面积加工。长江日报记者周超 摄
成果转化的背后，“冷板凳”一坐就是10年
“不要看这一颗颗小小的芯片，它们价值不低，一颗可以卖到5000至1万元。”光谷实验室联合创始人、华中科技大学武汉光电国家研究中心教授高亮指着自己团队研发的产品，自豪地介绍。
高科技的背后，是半导体光电相关的原理，“它是用胶体量子点，把红外光给吸收了，然后把它变成电子，电子再被这个读数电路进行处理，最后得到红外的图像。”
胶体量子点（CQD）红外探测芯片技术正在向第三代微型、高性能和低成本的方向发展，是我国实现红外探测芯片技术弯道超车的突破口。
利用颠覆性技术胶体量子点红外探测成像做成的“视觉芯片”封装模组。长江日报记者周超 摄
12年前，高亮是华中科技大学光学与电子信息学院院长唐江教授的博士生，出于自己的喜好和判断，他并没有选择当时半导体国际前沿领域的热门方向。
“新的、火热的科研，也许发论文会更容易，但我对半导体新材料电子器件更感兴趣。”高亮称，读书时，他选择了在二维材料半导体、钙矿半导体、硫金属氟化物等领域“坐冷板凳”。
兴趣是最强的创新驱动，大三时，高亮做了一个课程设计“用光电的形式测自己的心跳”，读研时候，高亮觉得“红外光一般人也看不到，但它有那么多功能，我要一直跟下去。”
多年来，高亮专注于CQD红外探测芯片的基础应用研究，主要贡献体现在CQD芯片材料、器件、集成的核心制备。长江日报记者周超 摄
基于量子点材料做红外探测器的方式，随后，他跟随师兄们做了大量的研究实践。“博士期间去了这个技术的鼻祖多伦多大学，看到国际最新的发展趋势，也更坚定了自己要在这条路上一直走下去的决心。”
回过头来看，高亮的产学研经历，正是一条“以用为导向”的科研成果转化之路。
近日，高亮获评2023年“湖北向上向善好青年”，据了解，多年来，高亮专注于CQD红外探测芯片的基础应用研究，主要贡献体现在CQD芯片材料、器件、集成的核心制备。针对CQD芯片材料缺陷多、器件结构不兼容、集成工艺不成熟等瓶颈问题，提出芯片材料液相外延钝化新策略、设计制备新型顶入射器件、开发硅基一体化集成工艺，依托团队联合华为公司研制出国内首款CQD红外探测芯片，与同类CQD芯片比较，外量子效率国际领先。
“视觉芯片”突破五大关键环节，做出国内首款样机
据了解，量子点成像芯片也称“视觉芯片”。在食品检测、半导体检测等工业应用中，基于短波红外成像的机器视觉如同机器的“眼睛”，具有重要意义。
成像芯片作为成像系统最核心部件，对成像质量以及相机成本均起着决定性作用。
国外铟镓砷短波红外芯片造价极其昂贵，使得短波红外相机均价高达25万元，严重制约着市场增长。短波红外做成的芯片，一直需国外进口，一枚超过万元，而光谷实验室同类产品量产后，只售数百元。
高亮称，50人的团队是新一代短波红外成像芯片开拓者，唐江教授任首席科学家，他和华中科技大学光学与电子信息学/武汉光电国家研究中心双聘副教授张建兵是联合创始人，包括华中科技大学参与校内基础研究的学生，团队人员中80%以上为硕博高材生。
高亮（左三）和团队部分成员合影。团队成员80%以上为硕博高材生。长江日报记者周超 摄
联合科研团队先后突破了材料-器件-电路-集成-系统5个关键环节，突破传统工艺限制，开拓全新工艺路线，低温一体化集成，开发研制出国内首款量子点红外成像样机，售价将只有国外的1%，成本大大降低。
光谷实验室硬件工程师孙磊正在进行芯片分选和封装。长江日报记者陈洁 摄
目前，产品订单已遍布全国，南方科技大学、浙江大学、西北工业大学和国内消费级龙头模组企业均向光谷实验室“抛下橄榄枝”。
穿云透雾，面向手机模组、车载相机等消费级应用场景，该产品已申请十五项发明专利，已获授权七项。产品已应用在车载应用、水果分拣、物质检测、半导体检测、安防监控等领域。
“仅一二个月，我们就销售了50多万，今年预计将达到1000万以上。”看可见光之未见，开辟短波红外新时代！高亮和团队对未来充满了期待。
