军工强周期系列报告之二:红外制导系统应用快速增长

类别:行业 机构:华西证券股份有限公司 研究员:陆洲/朱雨时 日期:2021-01-19

  军工行业进入三年 强周期,增速最快的赛道以导弹、航空、国防信息化等为主,上述产业链中部分标的在半年报和三季报中都有出色表现。本文为导弹产业链第二篇,主要梳理红外制导领域情况,特别是关于制冷与非制冷探测器,非晶硅和氧化钒等热敏材料问题进行重点分析。

      红外制导是不可替代的制导方式

      红外技术本质上是对环境中的温度信息进行检测、分析并加以利用。在战场上,人员和装备都有各自的温度特征,特别是夜视功能的独特性决定了红外制导的不可替代性。其技术和应用发展大致可总结为:

      (1)在探测波段的发展上,经历了从近红外波段探测(1~3μm)到中远红外波段探测(3~5μm,8~14μm);(2)在探测器类型上,经历了从非制冷硫化铅探测器、制冷硫化铅/锑化铟探测器到制冷/非制冷焦平面成像探测器;(3)在探测体制上,经历了从光机扫描到凝视焦平面探测的发展;从“点源”探测到“成像”探测的发展过程。

      目前红外制导的优势主要有:灵敏度高、导引精度高、抗干扰能力强、可实现“发射后不管”、具备准全天候功能以及强适应性等优势。

      制冷VS 非制冷,非晶硅VS 氧化钒

      导红外热像仪有多种分类方式,按照工作机理可以分为基于热效应的热探测器和基于光电效应的光子探测器。目前市场上对探测器中制冷非制冷,热敏材料中非晶硅和氧化钒等方面关注度较高。

      制冷探测器成本较高,NETD(噪声等效温差)明显小于非制冷探测器,当前主要为高端军用,绝大多数导弹红外制导系统使用制冷型探测器;非制冷导引头目前以低速、近距离的反坦克弹为主。

      非晶硅和氧化钒作为热敏探测器的两种主流材质,各有优势。

      其中氧化钒的NETD 小于非晶硅,能够识别的最小温差更小,因此成像更加清晰,并且发展时间更久,市场占有率高;非晶硅是半导体工艺中的常用材质,均匀性和稳定性较好,因此生产成本更低,并且适合向大面阵发展,热响应时间更短,帧频更高。两种材料在不同领域各具优势,总体而言,氧化钒更适合“观察”,非晶硅更适合“测温”。

      红外导引头产业链清晰简单,目前已呈现高景气红外成像制导以红外导引头为产品形式,导引头作为产品本身其产业链较短。我国的情况主要可分为两级或三级配套模式。

      一般两级配套的模式为厂商直接提供红外热像仪至导引头总体单位,制成红外导引头;三级配套则属于厂商A 提供红外探测器芯片、模组或机芯,由厂商B 配合其镜头、算法等集成为红外热像仪再供应至导引头总体单位。

      其中制冷型探测器主要厂商为兵器工业集团211 所,电子科技集团11 所和中科院上海技物所,三家也是国内制冷型探测器的主要供应商。

      目前A 股中主要有大立科技、高德红外和睿创微纳三家企业具备红外探测器以及红外热像仪的研制能力。

      大立科技是国内非晶硅技术龙头,目前在探测器大面阵方面国际领先(600 万像素)。导引头红外热像仪当前覆盖型号最广,总体出货量规模最大。

      高德红外探测器类型最全,军品研制生产经验丰富,是极少数取得武器总体资质和相关产品的厂商。目前制导相关产品以导引头红外热像仪为主,同时具有导弹整体产品。

      睿创微纳专注于非制冷氧化钒红外探测器研制生产,氧化钒技术国际领先,在小像元技术方面国内领跑(10μm),探测器机芯出货量最大。

      风险提示

      导弹研制进展缓慢,军品需求不及预期。