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2026年3月30日，西安电子科技大学胡辉勇教授团队成功研制出基于硅锗工艺的单光子雪崩二极管（SPAD）芯片，填补了国内该领域空白。这项突破之所以意义重大，关键在于它让此前“高不可攀”的短波红外探测技术，有望以百分之一的成本进入民用市场。

过去，短波红外SPAD芯片主要采用铟镓砷材料，单颗成本动辄数百至数千美元，只能在昂贵的小尺寸化合物产线上制造，难以进入消费电子领域。“这就像用造航空飞机的方式去造家用电器，成本与规模不在一个量级。”团队核心成员王利明打了个比方。

硅锗专用流片线。受访者供图

胡辉勇教授团队选择了另一条技术路线——硅锗。这意味着芯片可以直接在成熟的硅基CMOS产线上制造，将成本降至原先的百分之一。但要实现这一目标，首先得攻克一个困扰学界二十余年的难题：硅和锗的原子排列周期存在4.2%的晶格失配，强行结合会产生大量缺陷和漏电噪声，导致芯片无法分辨单光子级信号。团队通过多层渐变缓冲层、低温生长和原位退火等一系列技术组合拳，成功解决了这一问题，使近室温下的核心性能指标达到国际先进水平。

成本的大幅下降，意味着这双“超级眼睛”将不再局限于量子通信、生物医学成像等尖端领域。未来，智能手机可以在几乎无光的环境下拍出明亮照片，智能手表可能实现无创血糖监测，车载激光雷达在大雾黑夜中也能清晰感知路况。

更值得关注的是，团队已构建起覆盖“器件设计—材料外延—工艺流片—电路匹配—系统验证”的全链条自主研发能力，硅锗专用流片线预计2026年底建成。这意味着这项技术从源头到生产都掌握在自己手中，为后续大规模产业化奠定了坚实基础。

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