忱芯科技:第三代半导体材料“先行者”

丁健

忱芯科技联合创始人 雷光寅：目前碳化硅功率半导体模块赛道潜力巨大，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

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。

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，曾是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，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：“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。此前受制于材料成本，碳化硅模块主要应用于航空和高端特种应用部分场景，目前正逐步向新能源汽车和工业领域广泛应用。”

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，使产品来源于应用，更贴近于应用，从而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，应用越来越广泛。”

雷博士预测，2022年前后，第三代半导体材料将会迎来显著的爆发，届时，也将是忱芯科技“破圈”走出去的关键点。

雷博士预测，2022年前后，第三代半导体材料将会迎来显著的爆发， 届时，也将是忱芯科技“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，往往会造成模块未坏封装先损的结果。而忱芯科技的专利封装技术，能够在材料可接受范围内加强散热功能，产品的可靠性显著提高，即使在高温作业环境下，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，性能上的提升并不明显，基本上属于“旧瓶装新酒”。

作为新兴材料的第三代半导体，其本身具有击穿电场高、介电常数低等特殊性能，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。

忱芯科技將这一特点加以应用。针对广泛使用第三代半导体的新能源汽车行业，忱芯科技推出了体积更小、功率密度更高的碳化硅功率半导体模块。

雷博士表示：“对于汽车行业来讲，车用功率模块的体积，会直接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，这对于规模较小的汽车生产商而言，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。”

现实情况是，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。

忱芯科技开发的碳化硅功率半导体模块，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。”雷博士说。

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，碳化硅功率半导体模块赛道潜力巨大，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。未来，忱芯科技将通过技术优势占据先发地位，从而实现定向发展，赢得更好的商业机会。”

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，船大难掉头，这给很多初创团队创造了难得的蓝海机会。

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领跑者的潜力。”

实际上，第三代半导体被认为是具有重大影响的战略技术，其技术及应用的突破成为全球半导体产业新的战略高地。从国家层面上来讲，国家2030计划和“十四五”国家研发计划已明确第三代半导体是重要发展方向。

随着5G、新能源汽车等新领域的发展，第三代半导体材料以具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和漂移速率等特性，在“新基建”领域具有重要的应用价值。第三代半导体材料注定将成为我国半导体产业突围先锋，加速国产化进程。