Холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех представил новое поколение матриц для инфракрасных камер, работающих в расширенном спектральном диапазоне от видимого до коротковолнового инфракрасного (eSWIR). Камеры на новых матрицах смогут видеть в тумане и дыму, контролировать качество лекарств и продуктов без вскрытия упаковки и повысить надежность систем технического зрения для всепогодной навигации. Разработку представили на форуме «Микроэлектроника 2026», партнером которого выступает «Швабе».
Ключевая особенность новых матриц — фоточувствительный слой из нанокристаллов полупроводников, так называемых коллоидных квантовых точек (ККТ). Их применение существенно упрощает изготовление фотоприемного устройства и расширяет рабочий диапазон от видимого света до коротковолнового инфракрасного излучения. Это дает доступ к спектральным областям, недоступным устройствам на традиционных материалах.
«Коллоидные квантовые точки — по-настоящему прорывная технология, которая способна преобразить многие сферы нашей жизни. Камеры на их основе будут эффективнее нынешнего поколения SWIR-устройств за счет расширенного рабочего диапазона, а при серийном производстве — еще и значительно дешевле, что сделает их доступными для большинства коммерческих проектов. Для Ростеха важно не только развивать собственную технологическую базу в фотонике, но и доводить такие разработки до серийных решений, востребованных в реальном секторе экономики. Наши матрицы помогут полнее раскрыть потенциал коротковолнового ИК-диапазона и создать системы технического зрения для видеоанализа, контроля качества и всепогодной навигации. Новые камеры могут применяться в промышленности и агросекторе, энергетике и транспорте, экологии и науке», — отметил генеральный директор «Швабе», член Бюро Союза машиностроителей России Вадим Калюгин.
Одно из главных преимуществ камер SWIR-диапазона — способность видеть через дым и туман. Новые матрицы позволят получить еще более четкую картинку в сумерках, увереннее преодолеют смог и продемонстрируют более контрастные силуэты зданий в городской дымке. Кроме того, они смогут оперативно выявлять пожары.
Значительный потенциал имеет внедрение нового поколения SWIR-камер на фармацевтических производствах. Они способны видеть карту распределения веществ и компонентов по поверхности таблетки и точно определять ее состав — даже сквозь блистерную упаковку. Это позволит организовать неразрушающий контроль всей партии прямо на конвейере. Аналогичные системы уже используются для проверки качества пищевых продуктов и сортировки пластика, и камеры ККТ повысят их надежность.
Перспективное направление применения SWIR-камер нового поколения — беспилотный транспорт. Переход на полностью автономные автомобили потребует использования всепогодных камер, способных в любое время суток не только видеть все препятствия, но и распознавать знаки и разметку. Беспилотным поездам камеры на ККТ дадут возможность отличать воду ото льда на рельсах, что важно для расчета допустимой скорости движения.
Использование новых камер в составе агродронов поможет оперативно измерять водный стресс растений, определяя необходимость их полива задолго до появления видимых симптомов обезвоживания. Матрицы на ККТ дадут возможность проводить дистанционную оценку биомассы и загрязнения почв нефтепродуктами. Кроме того, в коротковолновом ИК-диапазоне можно видеть облака метана, локализуя места его утечки из газопроводов.
Новые матрицы для SWIR-диапазона также сделают более доступной инспекцию материалов на полупроводниковых производствах, позволив контролировать наличие дефектов в кремнии на всем пути от слитка до готовой микросхемы. А искусствоведы получат возможность видеть черновые наброски мастеров живописи, проникая под красочные слои, которые непрозрачны для обычного наблюдателя.
В SWIR также четко различима береговая линия и объекты на поверхности воды, что важно для своевременного обнаружения тонущих людей. Все это делает решения на базе матриц с ККТ оптимальным выбором для систем видеонаблюдения в мегаполисах и малых городах.
Новый подход к созданию фотоприемных матриц с использованием ККТ разрабатывается входящим в «Швабе» Государственным научным центром Российской Федерации НПО «Орион» в сотрудничестве с Московским физико-техническим институтом и Физико-техническим институтом им. А. Ф. Иоффе РАН при поддержке Фонда перспективных исследований.
Форум «Микроэлектроника 2026» проходит на федеральной территории «Сириус» с 27 сентября по 3 октября. Мероприятие проводится с 2015 года и является одной из основных площадок для обсуждения самых актуальных вопросов микро- и радиоэлектронной отрасли.