大连芯冠科技:第三代半导体材料和电子器件产业的领跑者
2019-07-08 14:50:57   来源:   点击:

      半导体功率器件是现代半导体技术的重要组成部分,是我国汽车工业、 高铁、空调洗衣机、电网输电等系统应用的上游核心零部件,产值预计可达 180-200 亿美金。从我国发改委将第三代半导体化合物器件列入“十三五”集成电路重大生产力布局规划,到国家科技部将氮化镓材料列为“面向2030年的材料重大工程专项”等举措可以看出,该产业战略地位突出。

      大连芯冠科技有限公司(以下简称“芯冠科技”)是一家由海外归国团队创立的国家级高新技术企业,为目前国内唯一拥有成熟的硅基氮化镓外延和功率器件产业化技术的企业。创始人、CEO梁辉南指出,芯冠科技希望建立第三代半导体材料及器件研发和制造产学研用总部,涵盖外延材料生产、元器件设计/制造/封装/测试以及模块应用,从而切实填补国内在此产业化领域的空白。

      “后来者居上” 为国内半导体行业注入新生力量

      2002年,梁辉南从浙江大学毕业,前往美国宾夕法尼亚大学攻读硕士和博士学位。毕业后,他加入硅基氮化镓功率器件的世界领头企业核心研发和生产部门,从事硅基氮化镓外延工艺开发、调试及流程控制。

      在美国从事半导体行业越久,他越发感觉到中国在半导体领域与国际上存在着明显的差距。这个过程中有两件事尤其触动他:其一是2012年国内半导体电子元件的进口额超过石油的进口额,成为最大宗的产品进口;其二是从国家信息安全层面来说,半导体电子元件是信息行业的支柱,没有半导体电子元件,就无法做成硬件,更毋言软件。

      在美国的工作经历在梁辉南心中埋下了一颗回国创业、推动国内半导体行业发展的种子,而国家和地方政府对半导体行业的重视则坚定了他的想法:“与其他短平快行业不同,半导体行业周期长、投入大,仅凭几个人的力量无法把项目做起来。”梁辉南坦言道,“幸运的是,大连半导体协会对我们的项目非常认可,大连高新区不仅留下了项目,并对我们日后的工作给予了非常大的支持。”

      据梁辉南介绍,芯冠科技成立于2016年3月,自成立以来得到了国家、省、市各级政府的高度认可和支持,如2017年国家发改委中央预算内资金东北创新链整合项目固定资产投资补贴、辽宁省2017年100项重大工业项目、辽宁省投资5000万元以上重大工业项目、大连市2017年重点推进工业和信息化项目、辽宁省集成电路“十三五”重点项目、第八批中国海创工程一等奖、2017年大连市科技人才创业支持计划、大连市2017年度海外引智项目等。

      目前,芯冠科技主要从事第三代半导体硅基氮化镓外延材料及功率器件的研发、设计、生产和销售,产品应用于电源管理、太阳能逆变器、电动汽车及工业马达驱动等领域,是国内目前唯一能提供高可靠度硅基氮化镓功率器件产品的器件供应商。

      在电力电子领域,芯冠科技已实现6英寸650伏硅基氮化镓外延片的量产,并发布了比肩世界先进水平的650伏硅基氮化镓功率器件产品。在微波射频领域,芯冠科技已进行硅基氮化镓外延材料的开发,射频芯片的研发与产业化准备工作亦已展开,产品定位为10GHz以下的射频通讯和射频能量市场。

      “两条腿走路” 深耕氮化镓功率器件研发及应用

      半导体产业发展先后经历了以硅为代表的第一代半导体材料,以砷化镓为代表的第二代半导体材料和以碳化硅与氮化镓为代表的第三代半导体材料。

      其中,氮化镓材料具有3倍于硅的禁带宽度、11倍于硅的击穿电场强度和1.5倍于硅的载流子迁移率等优势。在同样的工作电压和功率条件下,氮化镓器件能够在能量转换过程中进一步降低大约30%-50%的能量损耗,同时体积更小(1/10)、转换功率更大(>1kW)、工作频率更快(>50MHz),被认为是继硅基功率器件后,可以应用于电力电子技术领域的理想可替代材料。

      因其材料的独特性所带来的更出色器件性能,硅基氮化镓功率器件已成为目前世界功率器件领域最前沿的产业焦点。据业界权威信息咨询机构Yole的预测报告,在未来几年,氮化镓功率器件市场年增长率将超过40%。尤其在电源管理、电动汽车和工业马达驱动、不间断电源、混合电力汽车、太阳能逆变器、风能领域等应用达到约20亿元人民币年产值。同时,随着氮化镓功率器件的技术成熟和成本减低,高速的增长速度还将持续下去,未来市场产值预计可超过1000亿元。

      芯冠科技团队的核心成员曾在国际最先进的硅基氮化镓功率器件企业核心部门从事科研和生产工作,对硅基氮化镓外延生长以及器件设计制造有着深刻的理解和实际的生产线操作经验,拥有硅基氮化镓功率器件产业相关的核心技术、独有知识产权的专利与规模化制造技术,具有强大的技术自主创新开发能力,为实施硅基氮化镓外延及氮化镓功率器件的研发和产业化奠定了坚实的技术基础,亦推动芯冠科技自成立以后,快速成为行业领跑者。

      2017年4月,芯冠科技首批国际领先的高质量6英寸650伏硅基氮化镓外延片正式投产,属国内首例。2017年9月,芯冠科技成功开发第一代650伏硅基氮化镓功率器件晶圆,各项性能达到国际先进水平,属国内首例。2017年12月,成功开发250瓦高效率小型化电源模块,属国内首例。

      同时在商用领域,芯冠科技与国内多家半导体功率器件及下游电源厂商展开深入合作,开发基于GaN的全新一代的各类电源产品,包括新能源汽车车载充电机、数据中心服务器电源、高端电机驱动电源等。

      2018年6月,芯冠科技首批封装器件经过内部测试,并开始下游厂商的送样试用。同月,耗时10个多月的二期项目功率器件中试生产线建设完毕。 2019年2月,芯冠科技已在全国率先生产出符合产业化标准的650伏硅基氮化镓功率器件产品(通过可靠性测试),并正式投放市场。2019年3月,芯冠科技通过ISO9001质量体系认证。


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