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之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率等诸多优势,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。

  本文图片来源于忱芯科技,经授权使用

  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任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,包括世界首台500kHz/8kW/110kV基于碳化硅MOSFET功率半导体器件的X光机高频高压发生电源装置、世界首台175度环温采用高温碳化硅MOSFET功率半导体器件的石油开采供电系统等项目,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:“尽管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,但受制于材料成本原因,碳化硅模块此前应用于航空和高端特种应用部分场景之中,现在正逐步向新能源汽车和工业领域广泛应用。”

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  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,来源于应用,更贴近于应用,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,获得广泛应用。”雷博士预测,在2022年前后,第三代半导体材料将会迎来显著的爆发,届时也是忱芯科技“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,往往造成模块未坏,封装先损,而忱芯科技的专利封装技术能够在材料可接受范围内极大地加强散热功能,显著提高可靠性,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,性能上提升不明显,可谓是“旧瓶装新酒”。但作为新兴材料的第三代半导体本身具有击穿电场高、介电常数低等特殊性能,因此相较于传统产品,第三代半导体材料可以将模块体积压缩到更小。忱芯科技也将这一特点加以应用,结合广泛使用第三代半导体的新能源汽车行业推出了体积更小、功率密度更高的碳化硅功率半导体模块。

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  雷博士表示:“对于汽车行业来讲,车用功率模块的体积能极大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,对于规模较小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。但本质上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。而忱芯科技开发的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。”

  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:“目前赛道中潜力巨大,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,积累技术优势以及占据先发地位,从而实现定向发展,赢得更好的商业机会。”

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  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,船大难调头,给了很多初创团队难得的蓝海机会。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的领跑者的潜力。”