忱芯科技:第三代半導體材料“先行者”

丁健

忱芯科技聯合創始人 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。忱芯科技在現階段的研發與技術，都能夠為接下來的市場爆發做準備

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勢，因此在高溫、高頻、強輻射等環境下被廣泛應用。

忱芯科技創立于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。

創始人毛賽君博士，曾是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臺/套基于碳化硅電力電子裝置的產品，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，回國后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。雷博士憑借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：“目前，國內和國外對于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領域廣泛應用。”

也正是基于當前的市場因素，忱芯科技采取合作開發的商業模式，與下游廠商合作開發碳化硅模塊，使產品來源于應用，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，并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，應用越來越廣泛。”

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，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， 屆時，也將是忱芯科技“破圈”走出去的關鍵點。

關于技術優勢，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。

但傳統封裝模式難以滿足特定環境下，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加強散熱功能，產品的可靠性顯著提高，即使在高溫作業環境下，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，仍處于一個方興未艾的階段。大多數傳統廠商在布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、介電常數低等特殊性能，相較于傳統產品，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，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：“對于汽車行業來講，車用功率模塊的體積，會直接影響汽車電驅系統的性能。而傳統生產模式的優勢在于，舊款的模塊大小適配舊的車型，不用更改車體本身結構，這對于規模較小的汽車生產商而言，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。”

現實情況是，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。

忱芯科技開發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創新實力的頭部企業建立合作開發關系，開發定制型企業，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走向的大型企業合作。”雷博士說。

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。此輪融資將用于產品研發、量產等方面。

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。忱芯科技在現階段的研發與技術，都能夠為接下來的市場爆發做準備。未來，忱芯科技將通過技術優勢占據先發地位，從而實現定向發展，贏得更好的商業機會。”

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，這意味著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，船大難掉頭，這給很多初創團隊創造了難得的藍海機會。

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

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

隨著5G、新能源汽車等新領域的發展，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業突圍先鋒，加速國產化進程。