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推出碳化硅功率半导体“模块+”应用解决方案,「忱芯科技」获数千万元天使轮融资

2020-08-04 17:29:23小毕 4381

获悉,碳化硅(SiC)功率半导体模块及应用解决方案提供商忱芯科技(UniSiC)宣布完成数千万元人民币天使轮融资,本轮融资由原子创投独家投资,浦软孵化器担任独家财务顾问。本轮融资资金将主要用于产品研发、量产等方面。

忱芯科技主要为终端客户提供包括碳化硅功率半导体模块、驱动电路和碳化硅电力电子系统应用服务在内完整的“模块+”定制化应用解决方案。

硅作为半导体产业的基础材料,其性能的挖掘已经逼近极限,因此性能更好的第三代半导体材料(宽禁带半导体材料)开始受到半导体产业的青睐。

作为第三代半导体材料的一种,碳化硅具有耐高压、耐高温、能量损耗低而耐高频运行的特点,例如相同规格的逆变器,使用碳化硅基MOSFET模块的和使用硅基IGBT模块的相比,其能量损耗小于后者的1/4,其体积也小于后者的1/2,可以大幅降低终端用户成本支出。

因此,碳化硅功率半导体模块将广泛应用于新能源汽车、新能源发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域。

依靠封装技术优势,推出多款全碳化硅MOSFET模块

作为国内碳化硅领域的先行者之一,忱芯科技已经研发出多款全碳化硅MOSFET模块,SiC MOSFET模块可以作为电力系统的主开关,更好地发挥SiC低损耗的特点,相较于SBD模块其应用范围更广且技术壁垒更高。忱芯科技未来还将推出碳化硅基MOSFET与硅基IGBT的混合模块产品,提供给价格敏感性偏高的客户。

目前公司推出的基于HPD封装的900V/820A@25℃三相SiC功率半导体模块已实现小批量交付。

该产品具有低杂感(<8nH)的特点,减少了芯片开关损耗,降低芯片电压应力,提升系统工作电压能力;同时通过内置栅极电路,提升多芯片并联均流能力;此外,通过集成吸收电路,降低芯片电压应力和损耗。因此,该产品可应用于高功率密度、高效率电机驱动系统。

碳化硅功率半导体模块的研发制造关键点和难点在于其封装技术,因为现有面向硅基功率半导体模块开发的传统封装技术在应用于碳化硅器件时,在多芯片并联均流、散热、电磁干扰、可靠性等多个关键环节都面临着挑战。

忱芯科技在封装环节选择高可靠性的互连材料、热界面材料、焊料等多种封装材料,采用一致性程度高的封装工艺和其自主研发的低杂散电感封装技术,并且在封装设计时注重材料性能的适配性。由此,忱芯科技从封装材料、封装工艺、封装设计三个方面形成了自身的技术优势。

针对不同行业终端用户的定制化需求,忱芯科技会对功率模块进行定制化的封装设计,提供高性能的产品。

例如对新能源汽车小型化、高效化的需求,一般传统的封装技术无法充分发挥碳化硅高温、高频的特点,并且体积过大。忱芯科技采用自主研发的双面塑封技术,为客户提供小体积、低杂感的功率模块。

未来忱芯科技还将打造封装工艺设计平台,以更快速度和更低的交付成本响应客户的定制化需求。

SiC功率模块驱动电路+系统应用服务,形成“模块+”解决方案

为了一站式解决客户碳化硅功率模块的系统应用问题,忱芯科技还开发出基于最新一代NXP GD3100 驱动芯片的SiC 功率模块驱动电路。

该驱动电路配备隔离SPI 智能数字接口,驱动参数可灵活配置,易于实现状态监控;芯片快速退饱和检测保护时间小于 2us,门极最大输出峰值电流高达15A,实现可编程米勒钳位、集成软关断和有源钳位功能;支持原边、副边供电欠压保护,开关频率超100kHz,共模瞬态抗扰度(CMTI)高达100kV/us。

该智能化驱动电路可以为模块提供快速响应的短路保护,对模块进行全生命周期设备健康管理,保障SiC MOSFET模块充分发挥性能。

除了模块及驱动产品,忱芯科技还组建了电力电子系统应用服务团队,以满足客户应用需求,形成完整的“模块+”应用解决方案。

贴近下游主要应用领域需求,抓住产业发展机遇

市场规模方面,根据Yole数据,2020年碳化硅功率模块市场规模约为5.55亿美元,其中新能源汽车领域是 SiC 功率器件市场增长的重要动力,CASA预计在未来五年新能源汽车领域的 SiC 模块市场规模将保持超过 30%的年均增长。

因此在应用领域方面,忱芯科技一方面会致力于高技术壁垒的航空航天、医疗设备、石油化工等领域,另一方面会主要聚焦于市场规模更大的新能源汽车、UPS储能和新能源发电等领域。

忱芯科技表示现在正处在一个碳化硅产业发展的机会窗口,目前国外半导体巨头英飞凌、Cree、Rohm集中于芯片环节,其碳化硅功率模块产品性能尚未形成代际优势,在模块市场初创企业几乎与巨头处于同一起跑线;另一方面,下游新能源汽车、风电、光伏等领域的企业已经纷纷开始小批量使用验证,随着碳化硅上游成本价格的下降,未来2-3年可能会迎来一个需求爆发期。

碳化硅产业链分为上游的衬底、外延生产,中游的芯片设计制造、功率模块的封装测试,和下游应用领域。之所以从碳化硅半导体功率模块这一环节切入,忱芯科技表示这样可以贴近终端客户的定制化需求,并且相较于上游企业的资本投入较少、发展速度会更快,有利于企业把握住产业发展的机遇。

团队方面,忱芯科技CEO 毛赛君博士,毕业于荷兰代尔夫特理工大学,曾任GE 全球研发中心宽禁带功率半导体器件封装及应用的技术带头人,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,并将碳化硅功率半导体模块应用于航空航天、新能源发电、高端医疗、石油开采、新能源汽车、数据中心等重要领域。

CTO 雷光寅博士曾在美国著名电力电子研究中心(CPES)和福特汽车研究中心(美国)长期学习和工作,曾参与高新纳米材料的开发、高功率密度半导体功率模块设计、以及高性能新能源汽车电机控制器的研发项目。

投资人观点:

原子创投合伙人冯一名表示,碳化硅目前下游需求主要集中于新能源发电以及高端医疗影像设备领域,而新能源汽车领域约在2-3年后或将迎来需求的快速增长,原子创投希望在碳化硅产业爆发来临前夕在该领域进行布局。

从碳化硅整个产业链来看,满足下游终端客户需求一方面是靠优异的碳化硅芯片性能,但模块封装设计及系统应用也尤为重要。忱芯科技基于自身团队在碳化硅模块应用方面和封装材料、技术方面积累的经验和优势,其产品已在部分下游领域的头部客户进行小批量交付,在碳化硅模块及系统应用领域具备领先优势。