中国芯用上“璧山造”纳米铜膏
长期被海外“卡脖子”的半导体芯片封装材料,迎来了国产替代的强音!
在璧山高新区,由重庆平创半导体科技有限公司(以下简称“平创”)研发的“有压烧结纳米铜膏”实现了从0到1的突破,以优异的性能成功应用于高端芯片封装。更值得一提的是,新能源汽车已率先搭载这一全新材料,这不仅意味着中国芯跑出了“加速度”,更为中国半导体产业链自主化撕开了一道关键缺口。
为什么选择纳米铜作为封装材料?它又将如何为新能源汽车等产业“心脏搭桥”?
近日,记者走进平创,了解这场产业突围战背后的故事。
为何选择“以铜代银”
突围之路的起点,源于行业共同的焦虑。
随着电动汽车、5G通信等产业迅猛发展,碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等第三代半导体行业宽禁带材料普及,传统材料受到冲击,弊端也更明显。
“传统的锡基焊料,像普通胶水一般,温度一过200℃就可能软化失效,导致芯片性能暴跌。”平创半导体研发总监王晓博士拿起一枚拆解的芯片,向记者解释道,“而性能更好的银烧结膏,虽然‘粘得牢’,但价格是铜的数十倍,且存在‘电迁移’风险——就像电路会‘长毛’,长期可靠性存疑。”
它们工作时,会产生惊人热量,如同时刻运行在“火焰山”上的精密仪器,对封装材料的耐热性与可靠性提出了极致要求。
一边是“便宜但不好用”,另一边是“好用但太昂贵且不稳定”,这个“卡脖子”难题,死死扼住了产业升级的咽喉。
面对困局,平创团队在项目研发开始,便坚定地选择了“以铜代银”这条更为艰难、但更适合中国国情的路线。
“铜的导电、导热性能与银相近,成本却仅为十分之一,无疑是理想的替代品。”王晓说。这不仅是一个成本问题,更是一场关于产业链安全与自主可控的战略抉择。
七年磨一剑,攻克“氧化”难关
然而,铜虽好,却有一个致命的缺点——极易氧化。
“我们最头疼的就是氧化问题。实验室里完美的样品,一到客户产线,因为环境细微变化,表面就出现裂纹,性能极不稳定。”王晓回忆道。那时的纳米铜粉,像一位怕见空气的“娇贵公主”,无法适应真实的工业环境。
纳米铜膏外表呈现褐色状,看着普通却有着无限的潜力,改变了封装市场的格局。
为了解决这一世界性难题,团队开始了长达七年的“实验室拉锯战”。失败、调整、再失败、再优化……直到2022年,他们终于独创出“双重抗氧化配方”。
这项独创技术,如同为每一颗纳米铜粉穿上了一件量身定制的“隐形防护衣”,使其能从容应对复杂环境。同时,团队优化了整个烧结工艺,让纳米铜膏能在200℃、5MPa的低压力下,5分钟内快速烧结成形。
这意味着,客户无需更换昂贵的设备,就能无缝对接新材料。“我们帮客户省下了巨额的设备改造成本,这是产品能否被市场接受的关键。”王晓强调。
技术突破带来的效益是实实在在的。王晓算了一笔账:“以前车企用进口银膏,成本高昂。现在用我们的产品,生产100万只模组就能降低成本约1.4亿元。而且,电动汽车功率模块的寿命还能延长30%以上。”这组数据,不仅是对平创团队研发成果的有力证明,更让企业看到了纳米铜膏巨大的应用价值和市场潜力。
除此之外,平创能将技术优势转化为市场胜势,也离不开璧山区政府的精准赋能,相关部门在人才、政策、资金上提供了多方面的支持:高层次人才同等享受本地优待,政府还主动为企业对接市场、亮相行业展会,破解“酒香也怕巷子深”的困境。如今,平创已建成2.5万平方米产业园,年产值近2亿元,成为璧山智能网联新能源汽车产业集群的关键一环。
为美好生活赋能
技术的终极使命,是应用于生活,创造美好未来。这款在璧山诞生、拥有完全自主知识产权的“纳米铜膏”,正作为一种基础性新材料,悄然进入并改变着我们生活的多个方面。
赋能电动汽车。平创已与多家头部车企合作,其纳米铜膏为800V高压平台的碳化硅功率模块提供了可靠的封装“铠甲”,让电驱系统更耐高温、寿命更长,直接提升了车辆续航。目前,其新建生产线每月可支撑10万辆车的装车需求。
托举低空经济。在无人机及飞行器领域,该材料凭借优异的散热与减重特性,成为多家制造商指定的电推系统封装材料,为飞行器飞得更高、更久、更安全奠定了材料基础。
冷却AI“大脑”。“最近,越来越多的AI服务器厂商主动找上门来。”王晓激动地透露,“我们的封装散热方案,能将服务器电源模块核心温度降低约15℃。” 这意味着,从智能推荐、语音助手到前沿科学研究,其背后庞大的数据中心将能更高效、更稳定地运行。
这场始于璧山的静默材料革命,最终将让每一位普通消费者,用上性能更优、价格更实惠的电动汽车、电子产品和数字服务,切身感受到“中国智造”带来的切实改变。
一颗源自高校实验室的“创新种子”,在璧山这片产业沃土的精准浇灌下,已冲破封锁,茁壮成长为中国半导体材料领域一颗耀眼的新星。它的故事证明,在一些关键的“硬科技”赛道上,中国创新正凭借智慧与韧性,走出一条属于自己的突围之路。