从单器件到CMOS成像：新型光电材料如何跨过“工程验证”这一关？

过去，光电探测研究有一套相对清晰的评价体系：更高的响应度、更低的暗电流、更高的比探测率、更快的响应速度，以及更宽的光谱范围。这些指标不断推动新材料、新结构和新型光电器件拓展性能边界。

但随着人工智能加速进入汽车电子、具身智能和智能制造等真实物理场景，机器视觉面对的问题已经不只是“如何拍得更清楚”。如何在弱光与复杂光照下稳定获取信息，如何突破可见光的边界，如何识别材质与内部结构、捕捉高速动态过程，并在感知端完成信息筛选与处理，都在提出新的需求。

这意味着，下一代智能感知的竞争，不再只发生在算法与算力层面：算法决定机器如何理解世界，而传感器首先决定机器能够感知怎样的世界。

这也是胶体量子点、钙钛矿、有机半导体、二维材料和新型无机半导体，以及微纳结构与新型器件架构持续受到关注的重要原因。它们不仅在刷新器件性能，也有机会重新定义机器感知的光谱边界、信息维度和感知方式。

但材料层面的性能突破，并不会自然转化为系统感知能力。更现实的问题随之而来：

当新材料在单器件上展现出优异性能，它距离进入阵列、形成可验证的系统输出，并最终成为新的机器感知能力，还有多远？

为什么工程验证

越来越需要提前进入科研过程？

传统路径中，一次完整的科研迭代，往往横跨材料制备、器件加工、读出电路、阵列集成、封装互联、数据采集和成像系统等多个技术环节。

而当研究真正进入面阵，许多单器件阶段并不明显的问题才会被放大：

• 数十万个像素能否保持一致响应？

• 材料与器件工艺是否适用于大面积制备？

• PRNU、噪声和坏点是否可控？

• 成像结果能否支撑算法分析与实际场景验证？

这些问题并非只有产业化阶段才需要回答。阵列与系统本身，也可以成为反向评价材料、器件和技术的实验工具。

因此，真正关键的不是在研究末端增加一次成像展示，而是让系统验证更早介入，形成完整的反馈闭环：

材料 → 器件 → 阵列 → 系统 → 反馈到材料

当这条链路足够短，科研团队就能更早定位问题，更快判断下一轮材料设计与器件优化是否真正有效。

如何补上材料研究

与成像系统之间的验证环节？

这正是英睿红外搭建单片集成感知验证平台的出发点：

它并非单一的芯片加工或成像测试服务，而是为新型光电材料从单器件走向阵列级、系统级评价，提供可复用的工程验证能力。

围绕新材料与新型器件，平台已形成覆盖材料评估、ROIC选型与适配、器件集成、芯片加工、数据采集、成像测试及原型开发的完整技术链路。

它的价值并不在于替代科研人员开展材料研究，而是将读出电路、阵列集成和成像系统等跨学科、工程门槛较高的环节平台化，减少科研团队在非核心环节上的重复投入，将更多时间用于材料设计、器件物理和新型感知机制。

从材料突破，到系统感知能力

英睿红外已与80余所高校及科研院所开展合作，服务400余位高校教师和科研专家，累计完成2800余次成像测试，以及600余颗成像芯片的制备与加工。

在X射线探测与成像方向，中国科学院大学与浙江大学团队利用超分子工程制备高度取向的准单晶铋卤化物厚膜，并基于平台完成CMOS阵列基底适配、阵列级光电器件加工、单片集成及配套成像系统开发，实现低剂量CT三维重建、复杂线缆内部结构成像，展现出在医学影像与工业无损检测等领域的应用潜力。

在胶体量子点SWIR成像方向，苏州大学、华中科技大学团队发表于National Science Review的研究，在英睿红外的ROIC、成像系统与数据分析支持下，以硫氰酸铅Pb(SCN)₂作为铅源，引入一系列对位取代的小分子硫醇配体，直接合成p型PbS 量子点墨水，突破了传统固态配体交换（SSLE）工艺在薄膜均匀性和规模化制备方面的关键限制，为低成本、晶圆级短波红外成像提供了新的材料与工艺路径。

与此同时，类视网膜视觉、事件成像和感知端信息处理正成为光电感知的重要前沿。

在边缘视觉与感知端信息处理方向，北京理工大学、香港城市大学团队发表于Advanced Materials的研究中，开发出静态/动态双输出差分图像传感器，与英睿红外CMOS读出阵列单片集成，构建配套成像系统，实现运动检测、光流估计和单目深度重建。

在事件驱动SWIR成像方向，香港大学团队利用PbS量子点构建类视网膜传感器：光强变化时产生瞬态输出，稳态背景下信号趋近于零，从器件端过滤部分静态冗余信息。通过与硅基读出电路集成，团队进一步构建了短波红外事件成像功能原型。

对于持续追求低功耗、低延迟和高信息效率的机器人视觉、自动驾驶及端侧智能而言，这类研究提供了另一种感知架构。

在柔性有机SWIR探测方向，天津大学团队通过双受体分子设计合成超低带隙n型共轭聚合物，并在英睿红外的系统工程支持下，将全聚合物有机光电探测器与硅基读出电路单片集成，实现红外穿透与材料辨识成像，并展现出在可穿戴生命体征监测中的应用潜力。

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将上述工作放在一起，可以清晰地看到：

新型光电材料的评价尺度，正在从「单器件性能」拓展至「系统感知能力」。

平台化验证的意义，不只是连接材料与成像，更在于科研成果从科学可行性，到工程可行性，再到应用可能性的连续过程。

给新型光电材料更全面的感知验证平台

英睿红外单片集成感知验证平台支持多规格面阵读出与成像配置：

• 阵列规模可达2048×2048，最小像元间距10 μm

• 提供数字/模拟输出配置

• 640×512全帧帧率可达340 fps

• Global/Rolling快门可选

• 支持宽范围积分时间调节

平台可适配胶体量子点、钙钛矿、有机半导体、二维材料、新型无机半导体、MEMS、超表面等材料与器件体系，并支持事件视觉、X射线探测、光电突触、仿生视觉和感存算一体等前沿研究方向。

目前，这一路径已用于原型、关键成果与应用三类验证：

面向原型验证，新加坡某高校团队基于平台将二维材料器件推进至成像模组验证，相关结果为后续国际合作研究项目申报提供了实验基础。

面向关键成果验证，某有机光电探测器项目在材料与器件方案确定后，约3周完成阵列集成与系统成像，为Nature子刊研究补充关键成像数据。相关成果转化项目后续获得政府引导基金千万元投资。

面向应用验证，英睿红外与高校团队开展农用无人机检测设备、光斑分析设备等原型开发，部分项目已进入小批量验证阶段。

我们期待与更多科研团队一起，共同缩短从材料、器件到阵列与系统的验证链路，探索新型感知技术的更多应用可能。

科研卡壳不用慌 工程验证英睿帮

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武汉英睿红外

InRight Tech

英睿红外与华中科技大学、华科温州研究院和光谷实验室深度协同，打造单片集成感知验证平台，构建从高性能读出电路设计、先进模组集成到光电系统交付的全自主研发体系。

依托自有芯片制备、测试与封装平台，公司掌握成熟的CMOS兼容工艺，致力于为前沿光电研究，提供全流程工程化支持与定制化服务。

论文链接（部分）：

https://doi.org/10.1093/nsr/nwag421

https://doi.org/10.1016/j.chip.2026.100214

https://doi.org/10.1002/adma.73884

https://www.cell.com/device/abstract/S2666-9986(26)00063-3

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202525467