在晶體生長爐與等靜壓石墨材料的生產(chǎn)中，溫度控制是決定產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率的核心環(huán)節(jié)。紅外測溫儀作為高溫工藝的“眼睛”，其性能的長期穩(wěn)定性與可靠性直接關(guān)乎晶體純度、石墨性能一致性等關(guān)鍵指標(biāo)。近年來，隨著國產(chǎn)紅外測溫技術(shù)的突破，這一領(lǐng)域正經(jīng)歷從依賴進(jìn)口到自主可控的深刻變革。

長期穩(wěn)定性與可靠性對工藝的影響

晶體生長爐對溫度控制有著較高的需求。在單晶硅、藍(lán)寶石等高端晶體材料的生長過程中，爐內(nèi)溫度梯度的精準(zhǔn)控制是避免晶體缺陷的關(guān)鍵。例如，硅單晶生長爐的溫度需穩(wěn)定在1500℃以上，且局部波動需控制在±1℃以內(nèi)。爐內(nèi)溫度長期穩(wěn)定性不足可能導(dǎo)致溫控漂移，引發(fā)晶體缺陷（如位錯、孿晶），成品率下降；如果紅外測溫儀可靠性差（如鏡頭污染、元件老化），極易引發(fā)突發(fā)故障，導(dǎo)致爐體停機和材料報廢。

而在等靜壓石墨材料領(lǐng)域，石墨化爐內(nèi)溫度均勻性決定了材料的導(dǎo)電性與機械強度。國產(chǎn)石墨化爐企業(yè)曾面臨兩難選擇：采用進(jìn)口測溫設(shè)備雖能保證2800℃高溫下的測量精度，但設(shè)備成本占整爐造價15%以上；若選用早期國產(chǎn)設(shè)備，雖成本降至1/3，卻因粉塵干擾導(dǎo)致溫度誤判率高達(dá)7%，造成每年近萬噸石墨材料因局部過燒而報廢。

由于石墨化爐中溫度均勻性直接影響石墨的密度、強度和熱導(dǎo)率，因此，爐內(nèi)控溫是等靜壓石墨材料生產(chǎn)中的關(guān)鍵一環(huán)。而紅外測溫儀需在復(fù)雜工況（粉塵、氣體干擾）下連續(xù)工作數(shù)年，若測溫儀失準(zhǔn)，可能導(dǎo)致石墨化不充分或局部過燒，產(chǎn)品批次一致性下降，高端應(yīng)用（半導(dǎo)體、核能）的石墨材料合格率降低。

因此，進(jìn)口紅外測溫儀曾長期占據(jù)主導(dǎo)地位，但其高昂的成本與漫長的售后周期成為行業(yè)痛點。

這種困境正在倒逼國產(chǎn)技術(shù)加速迭代，新一代國產(chǎn)紅外測溫儀通過多光譜融合技術(shù)，將抗粉塵干擾能力提升至進(jìn)口設(shè)備的90%，同時將高溫標(biāo)定誤差壓縮至±0.8℃，使得石墨灰分含量穩(wěn)定控制在200ppm以下，達(dá)到半導(dǎo)體級應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

國產(chǎn)化進(jìn)程的機遇與挑戰(zhàn)

目前，國產(chǎn)紅外測溫儀在硬件層面相比國外品牌差距已逐漸縮小，國產(chǎn)傳感器（如InGaAs探測器）已接近國際水平，在高溫標(biāo)定技術(shù)、抗干擾算法和光學(xué)鏡頭耐污染性及散熱設(shè)計等方面仍需進(jìn)一步優(yōu)化。在軟件層面，部分國產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)開始集成AI溫度補償模型，其長期數(shù)據(jù)和算法魯棒性還有待驗證和提升。

在石墨材料領(lǐng)域，精準(zhǔn)控溫可使等靜壓石墨灰分含量從300ppm降至100ppm以下，滿足半導(dǎo)體級應(yīng)用需求。在穩(wěn)定性、可靠性以及校準(zhǔn)間隔有效提高后，可減少停機時間，單爐年產(chǎn)能有望提升5%~8%。

從成本上來看，紅外測溫儀國產(chǎn)替代后可令成本大幅下降，從而使晶體爐和石墨化爐設(shè)備整體成本下降；從供應(yīng)鏈安全方面來看：規(guī)避進(jìn)口設(shè)備交貨周期長、售后響應(yīng)慢的風(fēng)險，保障產(chǎn)能穩(wěn)定性；而從定制化能力上看，國產(chǎn)廠商可針對石墨材料生產(chǎn)的特殊需求（如超高溫段監(jiān)測）快速開發(fā)定制方案。

國產(chǎn)設(shè)備若實現(xiàn)高穩(wěn)定性，可助力晶體生長爐的控溫精度提升至±0.5℃，減少微缺陷密度，推動8英寸向12英寸硅片升級。另外，國產(chǎn)化替代降低了設(shè)備投資門檻，可加速新建產(chǎn)線投運。例如，石墨化產(chǎn)能有望從2023年的40萬噸/年增至2025年的60萬噸/年。

這場技術(shù)迭代正在重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2023年國產(chǎn)紅外測溫儀在晶體生長領(lǐng)域的滲透率已從五年前的12%提升至41%，帶動單晶硅設(shè)備投資成本下降18%，石墨化產(chǎn)能年復(fù)合增長率達(dá)24%。更為重要的是，國產(chǎn)設(shè)備廠商與下游用戶的深度綁定，也將催生出需求導(dǎo)向的創(chuàng)新模式。

未來建議

展望未來，國產(chǎn)紅外測溫技術(shù)的進(jìn)階之路仍需跨越兩大門檻：一是建立覆蓋設(shè)備全生命周期的可靠性驗證體系，包括制定符合ASTM E2847標(biāo)準(zhǔn)的10年加速老化測試方案；二是突破高溫黑體輻射源標(biāo)定裝置等核心工藝裝備的自主化。在技術(shù)協(xié)同攻關(guān)方面，推動測溫儀廠商與下游用戶（如晶體廠、石墨企業(yè)）共建測試平臺，針對性優(yōu)化高溫抗干擾、多光譜融合等關(guān)鍵技術(shù)。