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之為第三代半導體材料。與傳統材料相比,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率等諸多優勢,因此在高温、高頻、強輻射等環境下被廣泛應用。
忱芯科技創立於2020年,以構建“模塊+”新業態為戰略方針、半導體產業中下游為起點,將高性能碳化硅功率半導體模塊作為核心支點,為終端客户建立高適配性碳化硅模塊解決方案。
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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,創始人毛賽君博士曾任GE 全球研發中心寬禁帶功率半導體器件應用技術帶頭人,帶領團隊成功開發多項世界首台/套基於碳化硅電力電子裝置的產品,包括世界首台500kHz/8kW/110kV基於碳化硅MOSFET功率半導體器件的X光機高頻高壓發生電源裝置、世界首台175度環温採用高温碳化硅MOSFET功率半導體器件的石油開採供電系統等項目,在碳化硅應用領域具有豐富經驗。聯合創始人雷光寅博士曾在福特汽車研究中心(美國)長期工作,回國後在蔚來汽車負責三電開發,雷博士主攻新材料及高功率密度半導體功率模塊的開發,雷博士憑藉自主研發的高新納米材料曾獲得美國科學技術創新獎(R&D100)。
雷博士認為:“儘管目前國內和國外對於碳化硅模塊的應用場景與發展需要已經十分明確,碳化硅材料也在許多領域優於市場上最常見的硅材料,但受制於材料成本原因,碳化硅模塊此前應用於航空和高端特種應用部分場景之中,現在正逐步向新能源汽車和工業領域廣泛應用。”
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也正是基於當前的市場因素,忱芯科技採取合作開發的商業模式,與下游廠商合作開發碳化硅模塊,來源於應用,更貼近於應用,為客户提供更客製化更高效的碳化硅功率模塊產品。雷博士表示:“目前忱芯科技已經與下游部分新能源汽車、新能源發電等頭部企業展開了密切合作,並依靠技術優勢逐步打開市場,相信在未來,碳化硅材料發展也會像硅材料發展一樣,成本越來越低,獲得廣泛應用。”雷博士預測,在2022年前後,第三代半導體材料將會迎來顯著的爆發,屆時也是忱芯科技“破圈”走出去的關鍵點。
關於技術優勢,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勢與設計技術優勢。
首先在封裝方面,碳化硅材料有着良好的耐熱性、抗輻射性,因此常被應用於極端場景之中,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。但傳統封裝模式難以滿足特定環境下碳化硅材料的應用温度,往往造成模塊未壞,封裝先損,而忱芯科技的專利封裝技術能夠在材料可接受範圍內極大地加強散熱功能,顯著提高可靠性,在高温作業環境下,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展仍處於一個方興未艾的階段,大多數傳統廠商在佈局第三代半導體材料時,仍延續傳統產品思維,簡單地將傳統硅基半導體材料替換為第三代半導體材料,性能上提升不明顯,可謂是“舊瓶裝新酒”。但作為新興材料的第三代半導體本身具有擊穿電場高、介電常數低等特殊性能,因此相較於傳統產品,第三代半導體材料可以將模塊體積壓縮到更小。忱芯科技也將這一特點加以應用,結合廣泛使用第三代半導體的新能源汽車行業推出了體積更小、功率密度更高的碳化硅功率半導體模塊。
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雷博士表示:“對於汽車行業來講,車用功率模塊的體積能極大影響汽車電驅系統的性能,而傳統生產模式的優勢在於舊款的模塊大小適配舊的車型,不用更改車體本身結構,對於規模較小汽車生產商而言能夠有效節約開發成本,也因此使得上下游產業之間形成了‘一買一賣’的傳統商業模式。但本質上汽車性能因此受到影響,空間利用率不足成為新能源汽車未來發展的突破口。而忱芯科技開發的模塊在體積上更小巧,效率更高,也因此能夠與有汽車研發創新實力的頭部企業建立合作開發關係,開發定製型企業,並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。因此我們也更願意與能夠推動行業走向的大型企業合作。”
通過合作開發模式,忱芯科技已經建立了健康穩定的現金流模型。且在2020年8月完成了原子創投的天使輪投資。此輪融資將用於產品研發、量產等方面。雷博士表示:“目前賽道中潛力巨大,但‘玩家’較少,忱芯科技在現階段的研發與技術都能夠為接下來的市場爆發做準備,積累技術優勢以及佔據先發地位,從而實現定向發展,贏得更好的商業機會。”
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原子創投投資人表示:“原子長期跟蹤半導體上下游產業鏈,我們注意到,碳化硅晶圓產量近兩年有望大幅提升,這意味着市場發展的阻力變小,行業爆發期或即將到來。另一方面,傳統大廠也各有自己的市場盲區,船大難調頭,給了很多初創團隊難得的藍海機會。忱芯團隊是個複合型組合,除了技術行業領先,還有着敏鋭的商業嗅覺。目前,國內碳化硅賽道整體比較藍海,忱芯也會在芯片上游佈局,有成為碳化硅IDM的領跑者的潛力。”