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研发核心MEMS器件,诺联芯立志成为红外气体传感器领军企业
2019-12-25 15:07:09   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

诺联芯是一家专注于气体检测技术和产品,掌握高灵敏度非色散红外(NDIR)气体传感器、MEMS红外光源以及MEMS微加热器核心技术的高科技公司。麦姆斯咨询近日有幸采访了诺联芯董事长郭安波先生,让我们一起了解这家气体传感创新厂商的最新进展和雄心壮志。

微访谈:苏州诺联芯电子科技有限公司董事长郭安波

采访背景:全球空气污染已成为21世纪人类面临的主要挑战之一。随着人们对健康问题的日益关注,大气质量、室内空气质量以及车内空气质量监控的需求不断增长,气体传感器无疑将扮演更加重要的角色。根据Yole发布的《气体和颗粒物传感器-2018版》报告,受采暖通风和空调(HVAC)以及车辆空气舒适性需求的推动,气体传感器市场正在快速增长,预计到2022年全球气体传感器市场规模将增长至10亿美元。从细分市场规模来看,当前占据市场主导地位的气体传感技术主要为电化学类、金属氧化物半导体(MOS)以及红外光学(IR)类,2017年的市场分额分别达到了44.2%、38.3%以及15.1%。目前,国内能够研发、设计并批量生产红外光学类气体传感器的企业非常少。苏州诺联芯电子科技有限公司(以下简称:诺联芯)是一家专注于气体检测技术和产品,掌握高灵敏度非色散红外(NDIR)气体传感器、MEMS红外光源以及MEMS微加热器核心技术的高科技公司。麦姆斯咨询近日有幸采访了诺联芯董事长郭安波先生,让我们一起了解这家气体传感创新厂商的最新进展和雄心壮志。

2017年主流气体传感技术的市场份额

2017年主流气体传感技术的市场份额

诺联芯董事长郭安波

诺联芯董事长郭安波

麦姆斯咨询:您好!感谢您接受麦姆斯咨询的采访!首先请您介绍一下自己的职业经历,以及创办诺联芯的初衷。

郭安波:我是2005年上海大学通信学院毕业的,学历是硕士研究生。2005年2月我加入了华瑞科学仪器(上海)有限公司,主要是研发红外气体传感器与固定仪表,担任了6年半的项目经理。2011年8月,我从华瑞辞职,加入了霍尼韦尔(Honeywell),负责City品牌气体传感器在亚太区的技术推广和技术支持,任亚太区技术销售经理。2015年,在了解了国内和亚太区的气体传感器应用和仪表应用之后,我决定自己创业,研发和生产分析级的红外气体传感器。我的初衷是,打破国外的垄断,为国内的分析仪表厂家供应性能更优、性价比更高的红外气体传感器。这个初衷我们已经实现了,并且还提供了一些国外传感器厂家都无法做到的产品。

麦姆斯咨询:请您介绍一下诺联芯的发展历程和团队建设,近年取得了哪些重要的里程碑?

郭安波:我是2015年7月到诺联芯主持工作的,担任董事长兼总经理。同年9月,俞骁博士也加入了诺联芯,担任首席技术官(CTO)。之后我们招来了高级硬件工程师、高级固件工程师以及高级结构工程师等核心骨干,截止2019年12月,我们共有11名正式员工。

2017年7月,我们销售了第一只NDIR传感器。2017年完成研发和销售的产品包括LARK-1 CO、LARK-1 CO2和LARK-1 CH4。2018年完成研发和销售的产品包括LARK-1L CO、LARK-1L CO2和LARK-1 i-C4H8。2019年完成研发和销售的产品包括LARK-1 CF4 1000PPM和LARK-1 CF4 70%VOL。在两年半的时间里,我们完成了销售400只LARK-1系列传感器的成绩,并且单笔销售的数量还在不断增长。自2017年7月开始,销售第1到第100只所需要的时间是390天,销售第101到第200只所需要的时间是180天,销售第201到第300只所需要的时间是140天,销售第301到第400只所需要的时间只有90天。

麦姆斯咨询:诺联芯的气体传感器产品有哪些?它们的目标应用及商业化现状如何?

郭安波:目前已经量产的产品是LARK-1系列分析级红外气体传感器,可以检测甲烷(CH₄)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、挥发性有机物(VOC)和四氟化碳(CF₄)等。目标应用是:环保、安全、电力和医疗。目前客户群最大的是环保行业,安全行业的客户仪表正在研发中,电力行业的客户也开始小批量采购了,医疗行业的客户刚刚开始试用。

诺联芯MEMS红外光源和红外气体传感器

诺联芯MEMS红外光源和红外气体传感器

麦姆斯咨询:请您比较一下电化学类、金属氧化物半导体(MOS)以及红外光学等主流的气体传感器技术。目前,国内能够研发、设计并批量生产红外光学类气体传感器的企业非常少,技术门槛主要体现在哪些方面?

郭安波:电化学气体传感器的供应商,国际方面主要是美国霍尼韦尔(Honeywell)、瑞士盟巴玻(Membrapor)、英国DDS,国内方面主要是盛密科技、炜盛科技。电化学气体传感器的优点是体积小、检测下限低、功耗低、线性好、可检测的气体种类非常多,基本上都是毒气,所以用来做安全防护很合适。电化学气体传感器的缺点是不耐高温,不能在泵吸式的条件下长时间工作,特别高的浓度无法检测,容易中毒失效。

金属氧化物半导体(MOS)的供应商,国际方面主要是日本费加罗(Figaro)、日本神荣(FIS),国内方面主要是炜盛科技。MOS气体传感器的优点是体积小、检测下限低、价格便宜,所以用于室内空气VOC监测是合适的。MOS气体传感器的缺点是功耗高、线性很不好、温漂和湿漂很大,也容易中毒失效,不能应用于工业场合。

分析级红外气体传感器的供应商,国际方面主要是德国SmartGas、日本Horiba,国内方面主要是诺联芯。工业安全级的红外气体传感器的供应商,国际方面主要是英国Dynament、英国SGX,国内方面主要是炜盛科技、翼捷科技。我们在这里只讲分析级NDIR气体传感器。

之所以国内能够研发、设计并批量生产红外光学类气体传感器的企业非常少,技术门槛主要体现在以下方面:(1)该传感器是跨多专业的合作,需要光、机、电、热、力、材、软件7个学科的高级人才合作才能研发出高性能NDIR气体传感器。多学科的高级工程师不仅难找,而且非常昂贵。(2)需要公司负责人本人有很深厚的行业背景和很广泛的人脉,对各行各业的需求非常了解。(3)还需要有成百上千万元资金的支持,才能将高质量的传感器付诸量产,按照各个垂直市场的需求大规模定制出货。

麦姆斯咨询:诺联芯的NDIR气体传感器主要有哪些优势?目前典型应用及客户有哪些?

郭安波:目前诺联芯LARK-1系列的传感器在技术参数方面的优势包括:

1. 分辨率高,甲烷(CH₄)的分辨率可以达到10 ppm以下,一氧化碳(CO)的分辨率可以达到2 ppm,二氧化碳(CO₂)的分辨率可以达到1 ppm以下。

2. 检测精度高,误差在1%FS~2%FS。

3. 响应速度很快,最快的T90可以达到3秒。

4. 尺寸小,传感器的长度小于13 cm。

5. 同等档次的传感器,价格只有进口产品的2/3。

6. 本土技术支持,实时性强,支持语言为中文。

目前典型的应用有:

1. 水中TOC分析。

2. 空气中含有机碳颗粒物分析。

3. 空气中TVOC催化氧化后的检测。

4. 焚烧炉入口和活性炭吸收炉入口VOC浓度监测。

5. 烟气排放CO和CO₂监测。

6. 电力开关柜系统SF₆分解产物CF₄的分析。

7. 医用人体呼末CO₂分析。

典型的客户有:力合科技(湖南)、汉威科技、聚光科技、浙江泰林生物、空气化工(Air Product)、厦门加华、上海速跃、恒程交科(交通部企业)等。

麦姆斯咨询:诺联芯在NDIR气体传感技术方面掌握了哪些核心技术?布局了哪些关键专利?

郭安波:诺联芯已经掌握的核心技术:

1. MEMS红外光源。该器件已经实现了TO39封装和低功耗的设计,可满足分析级中红外气体传感器的应用,辐射光谱从2um ~ 16um都能够满足,可以检测例如四氟化碳(CF₄)、六氟化硫(SF₆)、酒精、氯甲烷、氯乙烯等微量气体。

2. 超低噪声的硬件设计。

3. 高效和高精度的算法。

4. 高冗余的光学设计。

5. 高低温的补偿算法。

研发核心MEMS器件,诺联芯立志成为红外气体传感器领军企业

MEMS红外光源和传感器方面的专利我们一共有4个发明专利和6个实用新型专利,还有3个软件著作权。

麦姆斯咨询:NDIR气体传感器的价格相对更高,导致成本居高不下的因素有哪些?如何持续降成本?

郭安波:高成本主要是在结构件上,占到成本的2/5,电子部分成本也有下降空间。目前我们正在研发低成本版本的K1系列,用于高浓度CO和CO₂的分析,今后K1系列的价格会大幅下降,每年可以带来150~200万元的销售额。

麦姆斯咨询:诺联芯是否有计划将自主MEMS红外光源应用于其它类型的传感器?

郭安波:自主的MEMS红外光源目前还没有应用于其它类型的传感器,但已经应用于军工的产品,例如星载的红外光源标定工具,用于我国的科学卫星之上,用于红外望远镜的标定。另外,我们的MEMS红外光源技术还用于军用靶标的模拟红外光源。

麦姆斯咨询:国内NDIR气体传感器竞争环境如何?诺联芯的产品技术与SmartGas等国际大厂相比有哪些优势和差距?未来的产业格局会如何发展?

郭安波:目前国内高端NDIR气体传感器的竞争环境并不激烈,能够和诺联芯对标的国产气体传感器几乎没有。

诺联芯的产品和技术跟SmartGas相比,高端产品性能比SmartGas好,例如CO、CO₂、CH₄、CF₄。SmartGas销量最大的是低端SF₆传感器,价格在1500元左右,这一应用领域诺联芯还没有产品跟他们竞争。

我认为未来5年产业的格局预计将会这样发展:

1. 竞争对手不会增加,因为分析级NDIR传感器研发和生产技术壁垒非常高,短时间内无法追赶诺联芯。

2. 诺联芯会快速地抢占既有的市场和新兴的市场。现在的传感器销售收入有一半来自于既有的市场,另外一半来自于新兴的环保和电力市场。新兴市场的技术门槛更高,一般的竞争对手连应用还没有摸清楚,我们已经在批量供货了。

麦姆斯咨询:在您看来,除了工业和汽车应用,灵敏度和可靠性有优势的NDIR气体传感器在智能家居和消费类便携式设备中的未来前景如何?

郭安波:在智能家居和消费类便携设备中,诺联芯没有这方面的产品。该应用领域主要被瑞士的Senseair、国内的四方光电和炜盛科技占领,虽然量可以达到100万只总量,但毛利率非常低,只适合资金量比较大的公司。

麦姆斯咨询:通过利用MEMS技术取代传统的红外光源和探测器,使得气体传感器尺寸大幅缩小,还有哪些举措可以进一步小型化,例如压缩光学路径?诺联芯是否已有相关的技术路径规划?

郭安波:英国Pyreos正在做这方面的研究,主要是要将芯片做成一体的,不能用分立元件。光路压缩了,性能肯定会变差的,这是物理学原理导致的。诺联芯有这方面的专利,但并没有投入资金做这方面的研究,因为资金和技术储备都不允许。

麦姆斯咨询:空气质量已成为全球消费者普遍关注的环境问题,并且不仅限于挥发性有机物(VOC)、CO₂等气体,人们对温度、湿度、颗粒物以及气压也同样关注,您认为集成组合传感器的空气质量整体解决方案有吸引力吗?市场应用有哪些?

郭安波:集成组合传感器的空气质量整体解决方案对于工业市场是有吸引力的,但在民用市场痛点不明显。加上价格偏低,利润低,所以很少有商家在这个民用市场上能够有大的收获。曾经红极一时的消费级智能家居产品“空气果”、“空气电台”、“空气盒子”基本上都没有铺开。

麦姆斯咨询:目前,“视觉”和“听觉”人工智能已经如火如荼,而基于气体传感器的“嗅觉”人工智能鲜有商业化,您认为结合软件算法的智能气体传感器以及气体传感器阵列是否大有可为?

郭安波:目前还不好说。主要是MOS气体传感器的长期稳定性还不好。如果应用于冰箱保鲜,需要至少5年的使用寿命,MOS气体传感器的寿命恐怕很难达到2年。

麦姆斯咨询:诺联芯目前是否有融资计划?获得资金后将有哪些具体的规划?

郭安波:目前我们的确有融资计划。获得资金之后,我们将投入到大批量生产、扩大销路、拓展新的应用领域,和新产品研发上去,例如医疗用NDIR气体传感器。简单地说,就是增加产品的宽度和产品的技术深度。

麦姆斯咨询:“用心承诺,全新感知”,请您畅谈一下诺联芯未来五年的企业愿景!

郭安波:未来5年,我们的产品系列会增加2个,从LARK-1系列拓展到低端的K1系列和更高端的LARK-2系列;应用领域从目前的环保、电力再拓展到高端的军用安防和医疗用传感器。诺联芯的销售额会稳步地增长,每年的销售额增长会在30%~60%之间。5年后,诺联芯的销售额将会增长到3000万左右,毛利率仍然可以保持在40%~60%。期间,并不排除诺联芯会研发出高端的分析仪,投放到一些特别的高端应用领域中去。

在这5年中,诺联芯将从一个创业公司进化到一个稳定增长的红外气体传感器领军企业。

如果您希望进一步了解诺联芯或对投资感兴趣,请发送邮件至:wangyi#memsconsulting.com(#换成@),或电话:17898818163。

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