北京工业大学成果推介（第十六期）

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高分辨、低成本的胶体量子点一体化集成红外成像芯片

成果单位：北京工业大学

项目简介：

本项目开发了高分辨、低成本的胶体量子点一体化集成红外成像芯片实现了320x256的成像芯片研制与调试。在兼顾低成本和分辨率的前提下实现成像芯片的研制。相较于传统近红外成像用的铟镓砷等探测器芯片来说成本大幅下降，预计降低10倍。

市场分析

目前自动驾驶等高新科技领域对车载宽光谱低成本成像系统需求巨大，当前中国自动驾驶的市场规模超过2干亿元，复合年增长率约30%，2025年预计达到近4干亿。其中以量子点图像传感器为代表的新兴图像传感器的市场规模到2024年已经接近14亿元，到2034年预计超过50亿元。目前国内市场主要组成为中芯热成公司，该公司提供基于量子点材料的新型短波红外探测器。因此就目前市场需求及供应体量分析，本项目的继续基础研发与产品研发具有巨大的经济

效益前景。

应用方向

成像系统

知识产权和产业化分析

目前同中电科十一所的合作已经完成了320x256成像芯片和样机的研制，实现了0.6AW的光响应度，响应波长覆盖范围从400nm到2500nm，并且可扩展到中红外波段。

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高亮度红光LED技术

成果单位：北京工业大学

项目简介：

团队基于国内外智能显示、医疗、景观照明、农业等领域对高亮度红光LED的需求，研制出高性能AIGalnP正装红光LED，通过采用复合DBR外延结构和新型电流输运增透窗口层结构，使器件具有高亮度、高饱和电流、高可靠性、长寿命、低成本等特点。经北京市科委、国家基金委，科技部与工信部委托组织，甘子钊、陈良惠院士为首的专家组鉴定，结论为:国内领先、国际先进。

市场分析

由于在线办公、远程会议等需求，LED会议一体机成为一大增量市场。根据GGll调研数据，2022年中国LED会议一体机市场出货量为4100余台，较2021年增长15%，销售额约9.5亿元。GGll预计，随着产品成本快速下降，未来几年LED会议一体机市场将保持高速增长，2024年一体机销量预计突破1万台。红光LED作为显示系统的组成部分，市场规模较大。同时，随着汽车智能化的发展，车载显示屏是必不可少的。背光模组是显示屏中非常重要的部件，由于汽车使用环境容易面临高湿度等极端情况，除在强阳光下高亮度显示需要更高的可靠性与高对比度外，对各种光学指标、色域、响应速度等也提出更高的要求，这恰好是半导体LED产品的优势所在，而OLED存在亮度低、使用寿命短等短板。因此，半导体LED背光显示器成为车厂新型显示的首选方案。2021年全球LED背光的市场规模为8.2亿美元，预计到2025年该市场将快速成长到70亿美元。

应用方向

半导体LED主要应用在各种电子显示屏幕上。同时半导体:光源主要进入家庭实现多色光光合成的白光照明，然而高光效的AIGalnP超高亮度红、橙、黄光LED与节省电能也密切相关。LED多年来在单色光(包括红、橙、黄、黄绿色)广泛应用所节省的电能之多却难以估量，AIGalnP超高亮度红(橙、黄)光LED在半导体照明中的地位不容忽视。由于AIGalnP超高亮度LED发出的光具有单色性，与白炽灯不同，不需要外加滤光片。白炽灯加滤光片后其有效发光效率仅为原光效的1/10，所以超高亮度LED的单色光，在交通信号灯、标志灯、夜景装饰灯、汽车警示灯、显示屏等应用领域，因其单色光效率高，具有节省电能的明显优势已被广泛采用。

知识产权和产业化分析

与此项技术相关的18项专利，实现600万美元技术转。并获得3000万美元国际风险投资，成立北京市首家具有自主知识产权的LED芯片生产企业，实现了批量生产，年产值6000余万元。获北京市科学技术一等奖、国家五部委颁发的重点新产品证书。

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高效率微图形共振腔红光microLED 芯片

成果单位：北京工业大学

项目简介：

采用纵向共振腔结构与侧向氧化技术相结合，实现了一种低电流、高效率的微米级红光micro-RCLED光源。光源发光点的大小仅为头发丝直径的1/4，工作电流可低至微安量级(比普通LED低3至4个量级)，效率是普通LED的5倍，解决了普通微米尺寸红光microLED光源发光效率普遍较低的技术难题。据此开发了面向红点枪瞄的光源并被知名企业应用，评价为“性能达到国外同类产品，填补了国内该技术的空白”。

市场分析

国内目前从事红点枪瞄的企业很多，如珠海敏夫光学仪器有限公司、湖北富华精密光电有限公司、南通张氏光电仪器有限公司、南通环球仪器有限公司、重庆珠江光电科技有限公司、南通富通仪器有限公司等。然而这些公司目前所用的红光光源全部采购于韩国、德国和奥地利等国外企业，不但成本高，而且采购周期长。目前国内除了本团队外还没有单位从事相关产品的研发，经比对，本产品的指标达到甚至超过了国外的同类产品。

应用方向

可应用于光医疗、汽车光纤传感、智能传感等的光源等方向

知识产权和产业化分析

产品现在已进行小批量试产，并在红点枪瞄企业中进行试用，评价为“性能达到国外同类产品，填补了国内该技术的空白”。目前正在与一些公司合作，进行小批量供货。本产品的成本约为国外同类产品的1/2不到。

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高性能通用有限元分析软件GFE

成果单位：北京工业大学

项目简介

高性能通用有限元分析软件GFE是在杜修力院士指导下，由广州颖力科技有限公司和北京工业大学团队自主研发，该软件将CPU+GPU异构并行计算技术和有限元仿真分析方法结合，实现了多GPU细粒度并行计算，在保证计算精度的前提下，计算速度可达国际主流有限元软件的10倍及以上。在此基础上，研发团队进一步自主研发了地下结构动力分析模块GFE-SSA，全面支持我国地下结构抗震领域的科学研究及工程设计，填补了国内技术空白。

GFE软件可用于土木工程领域中地下结构、核电结构等各类工程结构的抗震分析、抗爆分析、环境振动分析以及施工模拟等，也可用于其他工程领域如智能设备跌落、汽车NVH及碰撞等模拟。在功能研发上综合考虑了国内工程、工业领域的实际应用需求，大幅提升了国内有限元分析软件的计算效率、非线性分析能力、易用性和专业性，其技术思路和软件效率在世界范围内处于领先地位。

市场分析

GFE软件作为一款集专业性与通用性于一体的高性能通用有限元软件，在固体力学分析领域具有广阔的应用前景并已成功应用于众多不同领域项目的专项分析中，实现了国产替代，获得各行业的一致好评，其技术思路和软件效率在世界范围内都处于领先地位。其中GFE-SSA模块已在地下结构动力分析领域超越国外，未来也将逐步在各个工程及工业领域实现CAE软件的国产替代及超越。

GFE软件成功应用的专项分析案例已近百个，软件的试用及合作单位超百家，其应用领域涵盖了工程及工业的大部分领域，具体的应用场景如下:城市超大型交通枢纽和轨道交通地下结构地震反应和列车运行环境振动分析，核电、大坝、电网、LNG等能源工程结构抗震分析，桥梁结构抗震分析、航天航空领域结构抗爆分析，隧道施工、基坑开挖等施工模拟分析，智能设备跌落分析，以及汽车结构力学分析等。

应用方向

工业制造领域、工程设计领域

知识产权和产业化分析

产品的前期投入主要为研发资金的投入，由外部融资资金及公司自有资金构成，产品的前期投入已达干万级别。高性能通用有限元分析软件GFE的研发团队共两个，分别为北京工业大学及广州颖力科技有限公司。项目的所有功能模块均为广州颖力科技有限公司自主研发，目前已申请专利2项，拥有相关软件著作权7项。

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格镭智图

成果单位：北京工业大学

项目简介:

本项目以精密仪器结构控制技术、同步定位与建图技术为基础，研发出核心器件全国产化、大范围扫描、动态扫描、超广角扫描、开发配套软件和多载具适应性的国内首款双旋轴激光扫描仪，并提供与之配套的技术服务，根据客户的不同需求定制个性化的设备，以适应现代三维激光扫描仪的应用需求，致力于双旋轴激光扫描仪的开发和推广，填补国内领域空白，力争成为国内三维激光扫描仪领域的领军企业。获得全国第七届“互联网+”创新创业大赛金奖、第十三届“挑战杯”中国创业计划竞赛金奖等奖项。

市场分析

中国激光设备市场规模约为994亿元人民币，全球手持三维激光扫描仪市场规模约为242亿元人民币，2022-2028年的年复合增长率(CAGR)为6.5%。

中国3D扫描仪需求量达到2.47万台，需求量明显大于产量，需求缺口主要来源于进口。随着工业4.0智能技术的发展，3D扫描技术因其非接触、自动处理等优势，顺应了智能化自动化的发展大趋势，应用前景广阔。

应用方向

土木工程与建筑测绘、文物保护与数字化、地质勘探、产品开发、质量控制、逆向工程等、城市地形的三维建模，工业测量、便携式激光扫描仪。

知识产权和产业化分析

激光扫描仪的产业化成本效益分析显示，随着技术的发展和市场需求的增长，激光扫描仪行业有望实现规模经济，降低成本，提高效益。同时，新的应用领域的开发将进一步推动行业的增长。

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