X线探测器制造业属于高端装备制造行业，为技术密集型行业，涉及物理学、光学、微电子学、材料学、临床医学、软件学等多种科学技术及工程领域学科知识，具有研发投入大、研发周期长、研发风险高等特点。

中金企信国际咨询公布《2021-2027年中国数字化X线探测器市场竞争策略及投资可行性研究报告》

随着数字化X摄影技术的进步，数字化X线探测器的成像质量不断提高、成像速度不断加快、辐射剂量不断降低，得到世界各国的临床机构和影像学专家认可，以探测器为核心部件的X线机广泛应用于医疗和工业各个领域。据中金企信国际咨询统计，2018年全球数字化X线探测器的市场规模约为17.3亿美金，其中医疗用产品市场份额约占74%，工业安防产品贡献了余下的市场。预计至2024年，全球数字化X线探测器的市场规模将达到24.5亿美金3。数字化X线探测器的应用范围非常广泛，涉及医疗、工业无损检测及安防检查等不同领域；按照工作模式又可分为静态及动态产品。不同场景下对数字化X线探测器的需求差异巨大，需要多种技术予以满足，公司通过近10年的发展，逐渐掌握传感器设计和制程技术、闪烁材料及封装工艺技术、读出芯片及低噪声电子技术、X光智能探测及获取技术及探测器物理研究和医学图像算法技术等主要核心技术。

从技术发展趋势看，数字化X线探测器朝着更灵敏、更低噪声的方向发展，同时CMOS、IGZO及柔性基板等技术也是业内的研发方向；从客户需求看，数字化X线探测器朝着低辐射剂量、实时快速成像、锥束CT成像和3D渲染、轻薄便携及智能化等方向发展。

进入行业的主要技术壁垒：数字化X线探测器是典型的高科技产品，属于高端制造行业。数字化X线探测器作为整机的核心部件，其产品质量及性能起到决定作用。X线探测器产品研发周期通常较长，企业需经过多年的研发积累逐步形成核心技术及工艺，新进入者很难在短期掌握关键技术，生产出符合市场需求的产品。进入行业的主要技术壁垒如下：

①TFTSENSOR的设计难：TFTSENSOR为采用非晶硅、IGZO及柔性基板技术路线的数字化X线探测器的核心部件，主要通过TFT-LCD的显示面板产线进行生产。但TFTSENSOR在设计上与TFT-LCD存在很大差异，且对TFT器件的要求远高于TFT-LCD。TFTSENSOR需要装有PIN结构的光电二极管，该光电二极管的反向漏电流要求保持在10−15安培左右，以降低散弹噪声及漏电流对有效信号的影响，同时光电转换效率需要达到65%以上，以提高图像质量和降低X线剂量，而

TFT-LCD并不需要PIN结构的光电二极管；TFTSENSOR保持像素信号时需要关态电流足够小，TFT-LCD关态电流一般要求为10−12安培，而TFTSENSOR要求为10−14安培；TFTSENSOR读取像素信号需要开态电阻足够低，阻值要求小于TFT-LCD的2-5倍。国外厂商在TFTSENSOR上的技术发展多年，并曾对国内形成垄断。新进入者需要体系化完善相关设计技术，并研发设计数字化X线探测器所需要的多层掩膜版，并最终完成量产级别产品的设计。

②TFTSENSOR的量产难：TFTSENSOR的量产不仅需要业内厂商具有自主知识产权，还需要业内厂商与面板厂通力配合，在满足传感器设计要求的前提下结合生产工艺不断进行调试。

TFTSENSOR需要10道左右的光罩才能完成，而TFT-LCD一般只需要5道左右，量产过程中产品良率控制难度较大。同时，面板厂主要聚焦于基于TFT-LCD工艺的显示面板的研发、生产和销售，产品大多涉及手机、笔记本电脑、电视等消费电子类产品，缺乏聚焦医疗产品的研发工艺团队。因此，全球范围内同时具有TFTSENSOR自主知识产权、并完善TFTSENSOR的供应链，使之具备量产能力的厂商数量非常有限。

③闪烁体的量产难：闪烁体是将X光转换为可见光的关键材料，闪烁体原材料性能和闪烁体制备工艺对光转化率、余辉、空间分辨率等性能有着至关重要的影响，闪烁体生产工艺门槛较高，且量产良率控制难度较大。因此，大部分业内厂商通过外购方式获取闪烁体，自建闪烁体镀膜及封装产线的厂家数量较为有限。同时，闪烁体生产所需要的镀膜设备和封装设备均是定制设备，无成熟的商业标准产品，新进入者需与设备公司合作研发，不断迭代工艺技术，并最终使镀膜和封装技术达到可量产程度。

④多学科交叉运用及影像链集成要求高：数字化X线探测器行业作为将精密机械制造业与材料工程、电子信息技术和现代医学影像等技术相结合的高新技术行业，综合了物理学、电子学、材料学和临床医学、软件学等多种学科，与传统制造业相比具有更高的技术含量。同时，数字化X线探测器的影像链要求原始影像满足多种指标，且最终输出图像可完美校正自身各种物理伪影，对从探测器设计到系统软件的编程整个影像链集成要求极高。新进入者需要系统性的构建研发、中试和验证体系，基于长时间的研发和生产实践，积累相关专利技术和技术诀窍。

医疗用数字化X线探测器的发展情况：2018年，医疗用数字化X线探测器的市场规模约为12.9亿美金，预计至2024年将达到16.7亿美金4，作为X射线整机的核心部件，其发展趋势需始终契合终端的临床应用需求。

目前，静态数字化X线探测器主流应用场景为静态拍片诊断，主要用于数字化X线摄影系统（DR）和数字化乳腺X射线摄影系统（FFDM）。由于静态拍片诊断为各级医院门诊量最多的X射线类项目，终端需求始终存在，因此探测器静态的工作方式亦将长期存在。

动态数字化X线探测器主流应用场景为动态影像诊断、术中透视成像及治疗辅助定位，主要用于数字胃肠机（DRF）、数字减影血管造影系统（DSA）、C型臂X射线机（C-Arm）、齿科CBCT及放射性治疗的相关设备。由于上述场景为动态本来就是唯一的方向，不存在技术从静态迭代至动态的情形。

近年来，为了满足国内基层医院对X光透视的需求，国内部分厂家推出了动态DR。从系统构成来看，该产品在使用非晶硅探测器技术的静态DR基础上集成了胃肠机等动态功能；相较于静态DR，动态DR除了需将探测器从静态更换到动态外，高压发生器、球管、机架、软件等组件也需适配动态，系统成本有所增加，整机销售价格也相应提高。目前，产品功能升级带来的合理价格提升在一定程度上被市场所接受，并在国内获得了一定的市场增量，但满足基本临床需求、价格较低的静态DR产品还会继续存在，不会被完全替代。从行业发展趋势来看，GE医疗、飞利浦、西门子等业内顶尖X射线整机厂商目前并无动态DR的开发计划，在DR领域均专注于开发更轻薄便携、高清晰度的静态数字化X线探测器用于新一代DR；同时在胃肠应用方面，上述厂商仍采用性能较好且更适用于临床应用的动态设备—数字胃肠机（DRF）。

在静态领域，公司不仅契合行业的发展趋势，大力发展性能更优的无线静态探测器；在动态领域，公司也掌握了动态探测器的技术难点，不仅针对国内动态DR推出了相应的产品，还推出了一系列不同尺寸、形态和应用场景的高端产品，做到了市场的广泛覆盖。此外，公司是国内布局最早、市场份额领先的动态数字化X线探测器厂商，是国内动态领域标准的起草者：公司为《医用动态数字化X射线影像探测器》YY/T0934标准的起草单位暨第一作者，为《透视摄影X射线机通用技术要求》YY/T0742标准的制定者之一，并在报告期内承担了多项国家科技部及上海市级的动态数字化X线探测器重大研发项目。

（1）静态及动态数字化X线探测器的主要特点及发展趋势：静态、动态数字化X线探测器的底层技术原理及架构无本质差异，其区别

主要为因临床需求的不同而导致在TFTSENSOR设计、X线系统以及与病患交互上的指标有较大差异。以TFTSENSOR像素的版图设计为例，在其他条件相同的情况下，探测器的分辨率、采集速度和感光效率三者在物理原理上相互制衡、此消彼长。静态数字化X线探测器更侧重分辨率和感光效率，而动态探测器更侧重采集速度和感光效率。

静态数字化X线探测器一般采用较为低速的间歇工作方式，并在结构上强调轻量化、便携化和防水耐摔性能；图像性能上强调单帧大动态范围，并致力于在临床剂量可接受的情况下尽量提高分辨率。因此，静态数字化X线探测器的设计思路为牺牲采集速度换取更大的像素内感光面积从而提高图像信噪比，所以目前主流产品的像素尺寸为139um以下，领先厂商可达到100um左右的水平。静态数字化X线探测器未来的发展趋势将更加强调轻薄便携、高清晰度及智能化，且未来主流通讯方式将是无线通讯。

鉴于动态数字化X线探测器的应用场景，探测器需要适应高速连续工作，强调长时间工作下极高的稳定性和可靠性；图像性能上强调高通量、低延时的实时图像处理，以及在低剂量下达到极高的信噪比。因此，动态产品需要设置多种模式以匹配动态范围和信噪比，并且切换时间极短；同时，产品致力于在分辨率可接受的情况下尽量降低临床剂量，以降低患者及施术者的辐射损伤，并同时实现极小的残影消除时间。因此，动态数字化X线探测器的设计思路为牺牲一定的分辨率来换取更快的采集速度和更高的感光效率，所以目前主流产品的像素尺寸为150um以上。由于动态数字化X线探测器对传输稳定性的优先级高于便携性，其主流通讯方式将仍是有线通讯。

综上所述，静态、动态数字化X线探测器是针对不同终端使用场景下的数字化X线探测器产品。根据终端使用场景，两种探测器侧重点有较大差异，在工作模式、设计思路、参数设置上亦有不同。鉴于上述原因，将动态产品应用于主流的静态拍片场景并不是行业目前的发展趋势。此外，据统计，2018年全球静态数字化X线探测器的市场份额约为65%，预计至2024年该比例将仍稳定在62%以上5，静态、动态数字化X线探测器在3-5年内仍将有各自特定的终端场景，共同发展，二者不构成替代关系。目前，CMOS探测器的材料性能为非晶硅探测器的千倍数量级，已可同时满足动态、静态产品的要求，但局限于小尺寸，且成本较为高昂；对于大面积探测器，目前IGZO探测器的材料性能为非晶硅的十倍数量级，仍与静态产品的要求有较大差距。因此，当下市面上的产品都在动态、静态的性能上有所取舍，仍无法开发出完全统一的设计。未来，若数字化X线探测器所需的基础半导体材料和射线转化材料上有突破性的创新，能够弱化分辨率、采集速度和感光效率的制衡关系，使得探测器可兼顾静态模式下分辨率、动态模式下采集速度的要求，并通过生产工艺和技术的不断迭代升级持续提高良率、降低成本，静态、动态探测器的界限可能会逐渐模糊并最终一体化。

（2）主要生产企业及中高端市场应用情况：除主流的非晶硅探测器技术外，国内部分医疗器械公司均着力于IGZO、CMOS领域进行布局：目前，奕瑞科技、万睿视及Rayence均掌握IGZO技术，并应用于大尺寸高速动态探测器领域；奕瑞科技、万睿视、佳能、Trixell及Rayence均掌握CMOS技术，并应用于小尺寸动态探测器领域。

静态、动态数字化X线探测器的底层技术原理及架构无本质差异，其区别主要为因临床需求的不同而导致在TFTSENSOR设计上的指标有较大差异。静态、动态数字化X线探测器在各自的终端使用场景中分别有低、中、高端产品，静态、动态两者本身并不具备可比性。

（3）静态数字化X线探测器：2018年，静态数字化X线探测器的市场规模约为8.4亿美金，预计至2024年将达到10.4亿美金6。静态数字化X线探测器主要用于数字化X线摄影系统（DR）和数字化乳腺X射线摄影系统（FFDM）。

①在DR领域的发展情况：2018年，用于DR的数字化X线探测器市场规模约为7.2亿美金，预计至2024年将达到9.1亿美金7。DR目前是全球主流X线摄影设备，其将穿过人体后衰减的X线光子信号通过数字化X线探测器转换为数字化图像，可广泛应用于医院的内科、外科、骨科、创伤科、急诊科、体检科等科室。

欧美发达国家和地区的卫生投入较高、医学影像设备起步早，人民健康观念较强，DR在医疗机构应用相对成熟，海外发达国家的市场需求主要体现在胶片机、CR、CCD-DR等老旧X线设备的淘汰和升级，以及存量DR设备的换修市场。2017年，美国市场仍然有大量CR在服役，美国政府开始力推补偿缩减计划，逐步降低非数字化X射线诊断的美国医保报销额度，促进市场向DR系统的最终转换。该计划将带动数字化X线探测器在美国市场的需求持续增长。

在国内，根据卫计委发布的《医疗机构基本标准（试行）》的通知，我国医院（不包括美容医院、疗养院、眼科医院、结核病医院、麻风病医院、职业病医院、护理院及其他专科医院）和乡镇卫生院基本设备均需配置X光机（包含传统胶片机、CR、CCD-DR和DR）。2017年，全国共有医院3.1万个，每个医院的DR平均保有量不足两台；此外，全国还有基层医疗卫生机构93.3万个8。从医疗服务的角度，构建分级诊疗制度是重构我国医疗卫生服务体系、解决医疗资源不足和配置不合理、提升服务效率的根本策略，是“十三五”深化医药卫生体制改革的重中之重。我国与发达国家的DR配置差距，形成了巨大的采购需求，是DR系统向基层医疗机构下沉的主要内因之一。在基层卫生医疗机构中，广泛配置包括DR在内的基础诊断设备，是新医改中硬件基础设施建设的重要环节。在完善这个环节的过程中，高性价比、稳定可靠、自主可控、服务高效的国产核心部件，成为了关键因素。公司通过自主研发的先进技术，高效的运营管理和成本控制手段，主动大幅降低了市场价格，是DR系统向基层医疗机构下沉的主要外因之一。随着未来更多的基层医疗机构配置DR等基础诊断设备，将为公司带来更大的市场增长空间。

2011年至2018年，国内DR市场年销售数量从0.37万台增加到1.27万台，年均复合增长率超过19%；预计至2022年，市场规模将达到1.57万台，较2018年提升23%9。据此保守估计，仅在国内DR市场领域，公司未来业务增量将超过20%。

目前，我国DR行业发展较为成熟，其主要部件均有较为成熟的上游供应商体系，产品差异性相对较低，市场国产化率较高，根据中国医疗器械协会数据，DR设备的国产化率已达80%。公司下游DR客户中的上海联影、万东医疗、蓝韵影像、普爱医疗等在国内市场份额接近40%；同时，国外知名DR厂商仍然占据国内高端市场。

随着全球经济增长和发展中国家的城镇化进程推进，分级诊疗和普惠的医疗服务成为全球公共卫生事业广泛的共识，国内DR系统向基层医疗机构下沉将进一步提高国内DR设备生产企业的市场空间和盈利能力；同时，受行业政策及技术革新等内外因素推动，未来平板DR将逐渐全面替代CCD-DR、CR和胶片机，拥有广阔的发展前景。

②在数字化乳腺X射线摄影系统（FFDM）领域的发展情况：2018年，用于数字化乳腺X射线摄影系统（FFDM）的数字化X线探测器市场规模约为1.2亿美金10。21世纪以来，X线摄影进入数字化时代，成像技术的进步为乳腺X线摄影的发展带来了新的契机。数字化乳腺X线摄影机具有优质图像、更低的辐射剂量、高效的工作流程，及支持断层成像、3D定位活检等优点，为发展新的临床检查技术提供了可能性。随着数字化X线探测器的技术进步与应用拓展，数字化乳腺X线摄影图像质量（密度分辨率及空间分辨率）大大提高，数字断层融合成像（Tomosynthesis）技术的出现使得致密型乳腺检查效果较大的提升，同时受欧美文化的影响及女性对乳腺保护意识增强，数字化乳腺X线摄影在国内应用开始逐步普及，数字化X线探测器在全球乳腺检查市场有稳定的市场前景。

目前主流的乳腺探测器技术为非晶硅和非晶硒技术。非晶硅技术为间接转换技术，工作模式为X光→可见光→电子的间接转换；非晶硒技术则是直接转换技术中的一种，可将X光直接转成电子。虽然直接转换技术理论上的转换效率更高，但是转化效率是探测器吸收率、光电子产额等多因素共同作用的结果，转化方式等单一因素无法决定效率。目前，在40kv以下的射线能量下，非晶硒探测器的能量转换效率更高；在40kv及以上的射线能量下，非晶硅探测器的能量转换效率更好。因此，非晶硒技术在数字化乳腺X射线摄影系统（FFDM）中较为常见，但较少应用于DR等领域。

在数字化乳腺X射线摄影系统（FFDM）的应用场景下，非晶硒探测器的图像质量较好，但环境耐受性较差，容易损坏，同时对工作环境的温度及湿度有严格的要求；非晶硅探测器的具有较好的环境适应性，可适用于更复杂的使用环境。两种技术各有优劣，分布在各自不同的细分市场上。

在全球市场份额最大的两家数字化乳腺X射线摄影系统（FFDM）厂家中，Hologic采用的是非晶硒技术，而GE医疗采用的是非晶硅技术。同时，各种新兴技术亦应用于数字化乳腺X射线摄影系统（FFDM）中，如上海联影等厂商使用CMOS探测器技术。2018年，非晶硒产品的出货量约占乳腺探测器总出货数量的55%，非晶硅产品占比约为37%11，二者同为乳腺检查的主流产品。

（4）动态数字化X线探测器：2018年，动态数字化X线探测器的市场规模约为4.5亿美金，预计至2024年将达到6.3亿美金12。动态数字化X线探测器主要用于数字胃肠机（DRF）、数字减影血管造影系统（DSA）、C型臂X射线机（C-Arm）、齿科CBCT及放射性治疗的相关设备。

①在数字减影血管造影系统领域的发展情况：数字减影血管造影系统是一种大型术中X射线影像设备，广泛应用于各种血管介入治疗。数字减影技术是电子计算机与传统血管造影相结合的一种新技术，是通过电子计算机进行辅助成像的血管造影方法，利用计算机程序进行两次成像完成。在注入造影剂时，首先进行第一次成像，并用计算机将图像转换成数字信号储存起来；注入造影剂后，再次成像并转换成数字信号，两次数字相减，消除相同信号，得到一个只有造影剂的血管图像。DSA可以清楚显示全身血管的分布，以及造影剂的灌注和流出过程，并通过数字减影的方法去除周围骨骼软组织的干扰，被广泛应用于全身血管系统的检查以及介入治疗。随着技术的进步，DSA的图像系统已从早期的影像增强器升级为数字化X线探测器。

目前，全球DSA系统主要生产企业主要包括GE医疗、飞利浦、西门子、东芝和万东医疗等，整机价格高达数百万元，部分进口机型单价超过千万。国内通常在三甲大型医院或心血管专科医院才会配备DSA系统，根据中国医学装备协会统计数据显示，2017年全国每百万人的DSA拥有量约为3.1台，同年美国每百万人的DSA拥有量约为32.7台13，DSA在国内仍具有较大的市场潜力。

②在C型臂X射线机领域的发展情况：C型臂X射线机，是指机架为C型的X线摄影设备，用于手术中的实时动态成像。C型臂具有辐射剂量小、占地面积小、便于移动等优势，现广泛应用于医院骨科、外科、妇科等科室。C型臂主要用途包括骨科打钉、整骨、复位；外科植入起搏器、取体内的异物、部分造影术、部分介入手术；以及配合臭氧机治疗疼痛、小针刀治疗、妇科输卵管导引手术等。

C型臂X射线机主要由球管、成像系统、图像处理工作站以及机架等部分构成。早期的C型臂产品使用影像增强器和CCD摄像机采集图像，随着技术进步与应用拓展，目前正逐渐升级替换为数字化X线探测器。使用数字化X线探测器作为成像系统的C型臂，辐射剂量更低、成像面积更大、更小巧、数字图像品质更高，且图像没有扭曲，使得三维成像和术中CT影像成为可能，能更好地协助医生完成各类骨科及外科手术治疗。目前，我国正在快速步入老龄化社会，2018年末我国65周岁及以上人口数为16,658万人，占总人口比例的11.94%，总人数较1999年增长了近一倍14。老年人是骨质疏松和滑倒跌落致骨科问题高发人群，我国的人口老龄化将进一步促进国内市场C型臂的需求。公司的非晶硅、IGZO和CMOS动态平板探测器是C型臂X射线机的核心影像部件。

③在齿科CBCT领域的发展概况：目前，CBCT是齿科最重要、最高端的设备。CBCT采用锥形X线束围绕目标旋转照射，利用小尺寸动态平板探测器采集数据，通过计算机重建，将各角度获取的二维投影图像转化成三维容积数据而显示出任意方向、层面的三维立体影像图。CBCT是牙齿种植、正畸、牙体牙髓和牙周疾病显示、颌骨和颞下颌关节疾病诊疗的必备设备。目前，主流CBCT已集成齿科全景和头影测量功能，CBCT三合一系统正逐步取代单独的齿科全景和头影测量系统。

随着我国人口老龄化趋势加快、口腔美容修复需求提升以及口腔诊所行业的极速扩张，CBCT市场规模高速增长，市场空间巨大，预计2023年全球CBCT市场规模将达到9.61亿美金，2014年至2023年的年复合增长率将达到10.0%15。

同时，2016年国内口腔CBCT的数量约在2,000台左右，在总共9.9万家口腔医院中的市场渗透率约为4.0%；2018年底，口腔CBCT的国内市场渗透率增至9.7%，且市场渗透率以每年3-4%的速度在增长16。目前，口腔CBCT三合一设备上的主流配置一般需要一块动态平板探测器和至少一块TDI探测器。公司已经开发了数款针对不同细分市场的平板探测器和线阵探测器以满足市场需求。

（5）动态数字化X线探测器的技术难点：

①低剂量下的高信噪比要求：静态数字化X线探测器的终端使用场景中，操作者（一般为放射技师）一般位于拍片室外，只有患者接受X光辐照；动态数字化X线探测器一般应用于骨科手术、血管造影等场景，操作者（一般为手术医生）必须边曝光边手术。鉴于单次手术时间可长达数小时，其中累计接受辐照时间可长达数分钟，对患者及施术者有造成辐射损伤的风险。因此，动态数字化X线探测器对剂量的限制非常严格。

一般来说，静态数字化X线探测器的典型单帧剂量为2,500nGy，而动态终端应用场景中，电影模式单帧剂量仅为200nGy，透视模式的单帧剂量可低至为20nGy。低剂量意味着入射信号减少，类似黑暗场景中使用摄像机拍摄视频。因此，动态数字化X线探测器必须提高获取入射信号的转换效率及灵敏度，并降低探测器自身噪声，才能获得优秀的信噪比和清晰的图像。

②高帧率下的扫描速度要求：静态数字化X线探测器的终端使用场景中，目前业内顶尖水平可实现1秒上图（包括扫描时间和传图时间）；但是，动态数字化X线探测器为降低拍摄对象由于呼吸、心跳等情况的图像模糊，通常采用短脉冲曝光，实际要求探测器的扫描时间仅为约6-18毫秒。

③运动拍摄对象下的低迟滞效应要求：

DSA在使用时，造影剂是在使用对象的血管中流动的；齿科CBCT在使用时，拍摄角度是不断变化的，上述情况均可能引起动态图像残影。因为在静态数字化X线探测器的终端使用场景中每次拍摄只需拍一张图像，拍摄间隔较长，所以静态数字化X线探测器在设计时无需考虑迟滞效应。迟滞效应通常是由非晶的缺陷态捕获电子后释放时间过长引起，单晶的CMOS探测器技术可大幅改善迟滞效应。

④持续视频流下的高稳定性要求：

动态数字化X线探测器不仅需要具有较高的瞬时帧率，并且还支持长达数小时的持续视频流拍摄。持续工作带来的温度升高通常会引起图像上不同像素点的灰度变化，进而使得图像均匀性变差或自动亮度控制出现误判。因此动态数字化X线探测器在设计上需要降低整机功耗、增加散热并降低面板漏电流，以实现温度的稳定性。