忱芯科技:第三代半導體材料“先行者”

丁健

忱芯科技聯(lián)合創(chuàng)始人 雷光寅：目前碳化硅功率半導體模塊賽道潛力巨大，但“玩家”較少。忱芯科技在現(xiàn)階段的研發(fā)與技術，都能夠為接下來的市場爆發(fā)做準備

以碳化硅、氮化鎵、氧化鋅、金剛石、氮化鋁為代表的寬禁帶半導體材料，被稱為第三代半導體材料。

與傳統(tǒng)材料相比，第三代半導體具備更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的導熱頻，以及更強的抗輻射能力等諸多優(yōu)勢，因此在高溫、高頻、強輻射等環(huán)境下被廣泛應用。

忱芯科技創(chuàng)立于2020年，以構建“模塊+”新業(yè)態(tài)為戰(zhàn)略方針、半導體產(chǎn)業(yè)中下游為起點，將高性能碳化硅功率半導體模塊作為核心支點，為終端客戶建立高適配性碳化硅模塊解決方案。

忱芯科技核心團隊，主要來自世界500強中央研究院，以及美國頂尖車企。

創(chuàng)始人毛賽君博士，曾是GE全球研發(fā)中心寬禁帶功率半導體器件應用技術帶頭人，帶領團隊成功開發(fā)多項世界首臺/套基于碳化硅電力電子裝置的產(chǎn)品，在碳化硅應用領域具有豐富經(jīng)驗。

聯(lián)合創(chuàng)始人雷光寅博士曾在福特汽車研究中心（美國）長期工作，回國后在蔚來汽車負責三電開發(fā)。雷博士主攻新材料及高功率密度半導體功率模塊的開發(fā)。雷博士憑借自主研發(fā)的高新納米材料，曾獲得美國科學技術創(chuàng)新獎（R&D100）。

雷博士認為：“目前，國內(nèi)和國外對于碳化硅模塊的應用場景與發(fā)展需要，已經(jīng)十分明確，碳化硅材料也在許多領域，優(yōu)于市場上最常見的硅材料。此前受制于材料成本，碳化硅模塊主要應用于航空和高端特種應用部分場景，目前正逐步向新能源汽車和工業(yè)領域廣泛應用?！?/p>

也正是基于當前的市場因素，忱芯科技采取合作開發(fā)的商業(yè)模式，與下游廠商合作開發(fā)碳化硅模塊，使產(chǎn)品來源于應用，更貼近于應用，從而為客戶提供更客制化、更高效的碳化硅功率模塊產(chǎn)品。

雷博士表示：“目前忱芯科技已經(jīng)與下游部分新能源汽車、新能源發(fā)電等頭部企業(yè)展開了密切合作，并依靠技術優(yōu)勢逐步打開市場。相信在未來，碳化硅材料發(fā)展也會像硅材料發(fā)展一樣，成本越來越低，應用越來越廣泛?！?/p>

雷博士預測，2022年前后，第三代半導體材料將會迎來顯著的爆發(fā)，屆時，也將是忱芯科技“破圈”走出去的關鍵點。

雷博士預測，2022年前后，第三代半導體材料將會迎來顯著的爆發(fā)， 屆時，也將是忱芯科技“破圈”走出去的關鍵點。

關于技術優(yōu)勢，雷博士將其總結為兩方面：碳化硅功率半導體模塊封裝技術優(yōu)勢與設計技術優(yōu)勢。

首先，在封裝方面，碳化硅材料有著良好的耐熱性、抗輻射性，因此常被應用于極端場景之中。最典型的案例為軍工領域與航空航天領域，二者對材料本身性能要求遠超材料成本，可謂失之毫厘，謬以千里。

但傳統(tǒng)封裝模式難以滿足特定環(huán)境下，碳化硅材料的應用溫度，往往會造成模塊未壞封裝先損的結果。而忱芯科技的專利封裝技術，能夠在材料可接受范圍內(nèi)加強散熱功能，產(chǎn)品的可靠性顯著提高，即使在高溫作業(yè)環(huán)境下，依舊能滿足使用要求。

其次，在設計技術方面，目前的第三代半導體發(fā)展，仍處于一個方興未艾的階段。大多數(shù)傳統(tǒng)廠商在布局第三代半導體材料時，仍延續(xù)傳統(tǒng)產(chǎn)品思維，簡單地將傳統(tǒng)硅基半導體材料，替換為第三代半導體材料，性能上的提升并不明顯，基本上屬于“舊瓶裝新酒”。

作為新興材料的第三代半導體，其本身具有擊穿電場高、介電常數(shù)低等特殊性能，相較于傳統(tǒng)產(chǎn)品，第三代半導體材料可以將模塊體積壓縮到更小。

忱芯科技將這一特點加以應用。針對廣泛使用第三代半導體的新能源汽車行業(yè)，忱芯科技推出了體積更小、功率密度更高的碳化硅功率半導體模塊。

雷博士表示：“對于汽車行業(yè)來講，車用功率模塊的體積，會直接影響汽車電驅(qū)系統(tǒng)的性能。而傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的優(yōu)勢在于，舊款的模塊大小適配舊的車型，不用更改車體本身結構，這對于規(guī)模較小的汽車生產(chǎn)商而言，能夠有效節(jié)約開發(fā)成本，也因此使得上下游產(chǎn)業(yè)之間，形成了‘一買一賣的傳統(tǒng)商業(yè)模式。”

現(xiàn)實情況是，汽車性能因此受到影響?？臻g利用率不足，成為新能源汽車未來發(fā)展的突破口。

忱芯科技開發(fā)的碳化硅功率半導體模塊，在體積上更小巧，效率更高，也因此能夠與有汽車研發(fā)創(chuàng)新實力的頭部企業(yè)建立合作開發(fā)關系，開發(fā)定制型企業(yè)，并且能夠讓新型汽車搭載上更先進的模塊，從根本上提升性能。“因此，我們也更愿意與能夠推動行業(yè)走向的大型企業(yè)合作?！崩撞┦空f。

通過合作開發(fā)模式，忱芯科技已經(jīng)建立了健康穩(wěn)定的現(xiàn)金流模型，且在2020年8月，完成了原子創(chuàng)投的天使輪投資。此輪融資將用于產(chǎn)品研發(fā)、量產(chǎn)等方面。

雷博士表示：“目前，碳化硅功率半導體模塊賽道潛力巨大，但‘玩家較少。忱芯科技在現(xiàn)階段的研發(fā)與技術，都能夠為接下來的市場爆發(fā)做準備。未來，忱芯科技將通過技術優(yōu)勢占據(jù)先發(fā)地位，從而實現(xiàn)定向發(fā)展，贏得更好的商業(yè)機會。”

原子創(chuàng)投投資人表示：“原子長期跟蹤半導體上下游產(chǎn)業(yè)鏈，我們注意到，碳化硅晶圓產(chǎn)量近兩年有望大幅提升，這意味著市場發(fā)展的阻力變小，行業(yè)爆發(fā)期或即將到來。

另一方面，傳統(tǒng)大廠也各有自己的市場盲區(qū)，船大難掉頭，這給很多初創(chuàng)團隊創(chuàng)造了難得的藍海機會。

忱芯團隊是個復合型組合，除了技術行業(yè)領先，還有著敏銳的商業(yè)嗅覺。目前，國內(nèi)碳化硅賽道整體比較藍海，忱芯也會在芯片上游布局，有成為碳化硅IDM領跑者的潛力?！?/p>

實際上，第三代半導體被認為是具有重大影響的戰(zhàn)略技術，其技術及應用的突破成為全球半導體產(chǎn)業(yè)新的戰(zhàn)略高地。從國家層面上來講，國家2030計劃和“十四五”國家研發(fā)計劃已明確第三代半導體是重要發(fā)展方向。

隨著5G、新能源汽車等新領域的發(fā)展，第三代半導體材料以具有更寬的禁帶寬度、更高的導熱率、更高的抗輻射能力、更大的電子飽和漂移速率等特性，在“新基建”領域具有重要的應用價值。第三代半導體材料注定將成為我國半導體產(chǎn)業(yè)突圍先鋒，加速國產(chǎn)化進程。