華智新材料 硬核技術為北斗衛星護“芯”

    每週三下午，佛山華智新材料有限公司（下稱“華智新材料”）總經理馬文珍都要組織一次會議，召集公司技術人員與長電科技的工程師們就某個應用於5G通訊基站的產品開一次電話會議，探討晶片的散熱解決方案。

    華智新材料是一家大功率半導體器件散熱及封裝解決方案的提供商，憑藉國內首創的異質材料精密熱鍵合技術與獨特的高導熱材料配方，華智新材料生產的晶片散熱襯底擁有優異的導熱效能和高可靠性，解決了“北斗”衛星、相控陣雷達、5G通訊基站等重大專案中的大功率晶片散熱難題，填補國內技術空白。

    同時，華智新材料的產品也被應用於解決大功率半導體鐳射器、雲計算資料中心、新能源汽車、高鐵、高壓輸電、風力發電等領域核心晶片的散熱問題。

    馬文珍表示，在當前日趨激烈的國際競爭形勢下，國內的許多大功率半導體器件研發生產企業都在把國產化程度提到一個新的高度，華智新材料正是透過長期不懈的自主研發，為“中國芯”保駕護航。

    ●黃逸豪 李慧君

    後發優勢散熱襯底效能比傳統高50%

    在華智新材料的會議室內，擺放著一顆顆金黃色的小片，這些小片雖不起眼，卻對大型電子裝備起著至關重要的作用。

    馬文珍介紹，以5G通訊基站為例，華智新材料的散熱襯底應用於通訊基站的功放模組中，為模組內的發射晶片提供散熱、支撐和保護作用，以提高晶片的長期可靠性。

    散熱襯底的一大特點就是兼具高導熱率和低應力，大功率半導體晶片工作時結溫將快速上升到200℃左右，如果沒有散熱襯底迅速將熱量匯出，會立刻因自身結溫過高而燒燬；而一旦散熱襯底的應力較大，高溫下會使晶片長期可靠性大大下降，影響器件效能。

    相比國內傳統的散熱材料，華智新材料的產品散熱能力提高了近50%，可以使晶片結溫降低60℃，大大高出客戶對通訊基站發射晶片結溫引數的指標要求。

    客戶之所以選擇與華智新材料合作，就在於華智新材料實現了高階大功率半導體晶片核心散熱襯底的國產化，並且在價格上保持了競爭力。

    馬文珍介紹，晶片產業在中國起步較晚，作為配套產業鏈其中一環的晶片散熱襯底，國內基礎薄弱。隨著華為等國內龍頭企業技術研發水平的不斷髮展，具備晶片關鍵散熱襯底國產化能力的華智新材料受到眾多半導體領域客戶的青睞。

    華智新材料吸引客戶的不僅僅是導熱效能優異的晶片散熱襯底，還有快速的批次化生產能力。

    憑藉華智新材料國內首創的異質材料精密熱鍵合技術帶來成本優勢，散熱襯底的生產供應週期被大大縮短，良品率由傳統工藝的60%提高到現在98%，成本也比國外同類產品下降40%左右。

    “相比國外同行，我們還具有後發優勢。”馬文珍說，國外同行企業由於起步較早，在生產線上重新匯入新技術需要投入巨大成本，加上基本沒有競爭對手，缺乏更新換代的動力，大多數還在使用上世紀90年代的技術。

    另一方面，通訊基站作為現代社會重要的基礎設施，會被安裝在各種各樣的自然環境中，橫跨炎熱的三亞地區和寒冷的東北地區，為保護脆弱的晶片，這要求散熱襯底也要透過最嚴苛的可靠性測試。

    在通訊基站的可靠性測試中，華智新材料散熱襯底接受5000次溫度衝擊也沒有出現問題，體現出了強大的可靠性。“一般的民用裝置例如手機，接受1000次溫度衝擊就算是合格了。”馬文珍說。

    百折不撓一個工藝引數試驗200多次

    從2017年開始，華智新材料保持著銷售額每年翻一番的高速增長。“按照我們預期，未來四五年依然會保持每年100%左右的增長。”馬文珍說。

    然而，在企業初創階段，華智新材料經歷了3年不斷投入資金研發，卻沒有任何產出的艱難時期。

    華智新材料在2013年註冊成立後，於2014年開始投資設廠，在2014年至2016年期間投入了數千萬元進行研發，一邊對異質材料精密熱鍵合技術進行技術攻關，一邊配合客戶反覆進行可靠性測試，爭取獲得供應資格。

    從異質材料精密熱鍵合技術的研發歷程中，不難看出華智新材料團隊創業之艱難。

    為了攻破異質材料精密熱鍵合這個技術難題，華智新材料組建了一個10多人的研發攻堅小組，嘗試了多種工藝路線，反覆迭代工藝引數，設計並定製了專有的加工裝置，不斷地改進裝置作業系統，最終新產品研發成功。

    投入研發的所有資金，均來自幾位創始人的自籌資金。“當時國內晶片散熱襯底領域一片空白，國內外巨大的市場被完全壟斷，我們看好這個市場。”馬文珍說。

    研發異質材料精密熱鍵合技術期間，整個研發團隊長期加班加點，經受無數挫折。

    曾經為了試驗一個工藝引數，華智新材料研發團隊進行了長達1年的攻關，經過了200多次實驗，不斷總結經驗和摸索規律，最後發現設想的研發路徑是錯誤的。最終，經過無數次的失敗和摸索，研發團隊終於實現了技術突破。

    在馬文珍看來，做科研就像做選擇題，當把所有錯誤選項都嘗試了，離正確也就不遠了。

    之所以能夠耐住寂寞投身科研，與馬文珍早年經歷有關。在西安交通大學微電子學系求學期間，老師就經常鼓勵他，無論畢業後在哪個領域做工作，都要做到全世界TOP3，讓所從事的領域不再受制於外國的技術封鎖；而在和日本多家公司的交流學習過程中，日本企業的工匠精神以及高精尖技術給他留下深刻印象，華智新材料也一直在踐行工匠精神。

    2015年下半年，華智新材料進入最困難的時期，研發資金快耗盡了，但還是沒有接到任何訂單，客戶仍在不斷進行技術驗證。直到2016年春節前一週，因為通過了大量的可靠性測試，華智新材料終於獲得了客戶一張300萬元的訂單，企業發展開始騰飛。

    融資擴產投入4000萬元建新廠房

    隨著國內晶片產業的快速發展，散熱襯底的需求在迅速擴大，華智新材料計劃在南海力合科技園投資4000萬元擴建一家5000多平方米的潔淨工廠，該廠投產後預計能夠實現年產1000萬顆封裝散熱元件的產能，產值達到數億元。

    生產散熱襯底的同時，華智新材料也正在探索為客戶提供一整套的封裝方案，從散熱襯底生產到封裝元件，實現散熱系統的垂直整合，為客戶提供更為全面的產品服務，以達到生產效率更高和生產成本更低的目標，提高自身市場競爭力。

    結合大功率半導體的行業特點，華智新材料在扮演好製造商角色的同時，向服務商逐漸轉變。除為客戶提供產品之外，華智新材料也安排了專職研發人員與客戶的設計師、研發人員組建聯合專案組，貼近客戶共同研發，及時響應客戶需求。

    “晶片散熱材料的市場形勢變化很快，我們必須與客戶走得足夠近，不停地根據市場最新需求去研發創新，才能立於不敗之地。”馬文珍說。

    為適應快速發展的業務，華智新材料的人才團隊也在不斷擴大。目前，華智新材料擁有8人的核心研發團隊，均是“80後”的985高校碩士和博士。未來5年，研發團隊規模計劃每年翻一番，並計劃在廣州設立研發中心。

    “當時落戶南海也是考慮到交通比較便利，且南海地方政府服務意識好，商業環境比我們考察過的很多城市都要好。”馬文珍說，南海靠近廣州且交通便利，很多985高校的人才願意過來發展，同時企業也正在對外融資，可以為核心研發人員開出有競爭力的薪資，並提供股權激勵。

    研發方面，華智新材料正計劃在季華實驗室設立聯合研發中心，利用其強大的裝置平臺開展後端材料分析、技術研發等，並與入駐的晶片團隊進行合作，提供散熱設計、封裝設計等專業配套服務。

    此外，華智新材料引薦了矽谷的一支晶片研發團隊入駐季華實驗室。“華智新材料正為南海本土的精加工、模具等企業提供需求牽引，力求各方儘快形成協同效應，這樣落戶佛山的晶片團隊在研發成果轉化上就能得到及時響應。”馬文珍說。

    ▶手記

    以破釜沉舟的氣概做實業

    隨著國際競爭態勢的日趨激烈，中國企業在發展上遇到越來越多的挑戰與阻礙，堅持自主創新，提升國產化程度，是中國企業實現自強的必經之路。

    當被問及當時為何選擇把自己的大量資金投入科研，而不是其他回報更快的投資渠道時，馬文珍講出了不讓中國再被技術“卡脖子”的初心，也正是這種破釜沉舟做實業的氣概，讓華智新材料團隊守得雲開見月明，實現了每年翻一番的快速發展。

    進行科研攻堅，是一個寂寞且艱苦的過程，在一次成功前，可能要經歷無數次失敗，這需要科研工作者具有堅強的內心，以及對自身所追求事業的堅定信仰和信心。華智新材料正是今日高速發展的中國製造業的縮影，正是一群群有信仰、有信心的科研人挺直了中國製造的脊樑。