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忱芯科技:第三代半导体材料“先行者”

2020-10-29丁健

创业邦 2020年10期
关键词:先行者碳化硅功率

丁健

忱芯科技联合创始人 雷光寅:目前碳化硅功率半导体模块赛道潜力巨大,但“玩家”较少。忱芯科技在现阶段的研发与技术,都能够为接下来的市场爆发做准备

以碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石、氮化铝为代表的宽禁带半导体材料,被称为第三代半导体材料。

与传统材料相比,第三代半导体具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的导热频,以及更强的抗辐射能力等诸多优势,因此在高温、高频、强辐射等环境下被广泛应用。

忱芯科技创立于2020年,以构建“模块+”新业态为战略方针、半导体产业中下游为起点,将高性能碳化硅功率半导体模块作为核心支点,为终端客户建立高适配性碳化硅模块解决方案。

忱芯科技核心团队,主要来自世界500强中央研究院,以及美国顶尖车企。

创始人毛赛君博士,曾是GE全球研发中心宽禁带功率半导体器件应用技术带头人,带领团队成功开发多项世界首台/套基于碳化硅电力电子装置的产品,在碳化硅应用领域具有丰富经验。

联合创始人雷光寅博士曾在福特汽车研究中心(美国)长期工作,回国后在蔚来汽车负责三电开发。雷博士主攻新材料及高功率密度半导体功率模块的开发。雷博士凭借自主研发的高新纳米材料,曾获得美国科学技术创新奖(R&D100)。

雷博士认为:“目前,国内和国外对于碳化硅模块的应用场景与发展需要,已经十分明确,碳化硅材料也在许多领域,优于市场上最常见的硅材料。此前受制于材料成本,碳化硅模块主要应用于航空和高端特种应用部分场景,目前正逐步向新能源汽车和工业领域广泛应用。”

也正是基于当前的市场因素,忱芯科技采取合作开发的商业模式,与下游厂商合作开发碳化硅模块,使产品来源于应用,更贴近于应用,从而为客户提供更客制化、更高效的碳化硅功率模块产品。

雷博士表示:“目前忱芯科技已经与下游部分新能源汽车、新能源发电等头部企业展开了密切合作,并依靠技术优势逐步打开市场。相信在未来,碳化硅材料发展也会像硅材料发展一样,成本越来越低,应用越来越广泛。”

雷博士预测,2022年前后,第三代半导体材料将会迎来显著的爆发,届时,也将是忱芯科技“破圈”走出去的关键点。

雷博士预测,2022年前后,第三代半导体材料将会迎来显著的爆发, 届时,也将是忱芯科技“破圈”走出去的关键点。

关于技术优势,雷博士将其总结为两方面:碳化硅功率半导体模块封装技术优势与设计技术优势。

首先,在封装方面,碳化硅材料有着良好的耐热性、抗辐射性,因此常被应用于极端场景之中。最典型的案例为军工领域与航空航天领域,二者对材料本身性能要求远超材料成本,可谓失之毫厘,谬以千里。

但传统封装模式难以满足特定环境下,碳化硅材料的应用温度,往往会造成模块未坏封装先损的结果。而忱芯科技的专利封装技术,能够在材料可接受范围内加强散热功能,产品的可靠性显著提高,即使在高温作业环境下,依旧能满足使用要求。

其次,在设计技术方面,目前的第三代半导体发展,仍处于一个方兴未艾的阶段。大多数传统厂商在布局第三代半导体材料时,仍延续传统产品思维,简单地将传统硅基半导体材料,替换为第三代半导体材料,性能上的提升并不明显,基本上属于“旧瓶装新酒”。

作为新兴材料的第三代半导体,其本身具有击穿电场高、介电常数低等特殊性能,相较于传统产品,第三代半导体材料可以将模块体积压缩到更小。

忱芯科技將这一特点加以应用。针对广泛使用第三代半导体的新能源汽车行业,忱芯科技推出了体积更小、功率密度更高的碳化硅功率半导体模块。

雷博士表示:“对于汽车行业来讲,车用功率模块的体积,会直接影响汽车电驱系统的性能。而传统生产模式的优势在于,旧款的模块大小适配旧的车型,不用更改车体本身结构,这对于规模较小的汽车生产商而言,能够有效节约开发成本,也因此使得上下游产业之间,形成了‘一买一卖的传统商业模式。”

现实情况是,汽车性能因此受到影响。空间利用率不足,成为新能源汽车未来发展的突破口。

忱芯科技开发的碳化硅功率半导体模块,在体积上更小巧,效率更高,也因此能够与有汽车研发创新实力的头部企业建立合作开发关系,开发定制型企业,并且能够让新型汽车搭载上更先进的模块,从根本上提升性能。“因此,我们也更愿意与能够推动行业走向的大型企业合作。”雷博士说。

通过合作开发模式,忱芯科技已经建立了健康稳定的现金流模型,且在2020年8月,完成了原子创投的天使轮投资。此轮融资将用于产品研发、量产等方面。

雷博士表示:“目前,碳化硅功率半导体模块赛道潜力巨大,但‘玩家较少。忱芯科技在现阶段的研发与技术,都能够为接下来的市场爆发做准备。未来,忱芯科技将通过技术优势占据先发地位,从而实现定向发展,赢得更好的商业机会。”

原子创投投资人表示:“原子长期跟踪半导体上下游产业链,我们注意到,碳化硅晶圆产量近两年有望大幅提升,这意味着市场发展的阻力变小,行业爆发期或即将到来。

另一方面,传统大厂也各有自己的市场盲区,船大难掉头,这给很多初创团队创造了难得的蓝海机会。

忱芯团队是个复合型组合,除了技术行业领先,还有着敏锐的商业嗅觉。目前,国内碳化硅赛道整体比较蓝海,忱芯也会在芯片上游布局,有成为碳化硅IDM领跑者的潜力。”

实际上,第三代半导体被认为是具有重大影响的战略技术,其技术及应用的突破成为全球半导体产业新的战略高地。从国家层面上来讲,国家2030计划和“十四五”国家研发计划已明确第三代半导体是重要发展方向。

随着5G、新能源汽车等新领域的发展,第三代半导体材料以具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和漂移速率等特性,在“新基建”领域具有重要的应用价值。第三代半导体材料注定将成为我国半导体产业突围先锋,加速国产化进程。

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