长沙造出国内首款12英寸多晶碳化硅衬底,破解大功率芯片散热痛点

[来源:长沙晚报] [编辑:伍镆]
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正在工作中的气相沉积炉。长沙晚报通讯员 陆靖雯 供图​

长沙晚报全媒体记者 徐运源 通讯员 徐一鑫 实习生 陈芯瑶

在望城经开区一间厂房里,湖南泰坦未来科技有限公司总经理汪徵做了一场演示:手拿一张直径约30厘米的黑色圆片,去切一块约1厘米厚的冰,几十秒内整块冰被齐齐切断。

“我们做过实验,用同样的方法拿刀去切,也没这么快和丝滑。”汪徵说,手的热量迅速传遍圆片,接触面冰层融化,切口就出来了——这直观印证了这一材料的优异导热性能。

这张黑色圆片就是泰坦未来自主研发的国内首款12英寸多晶碳化硅衬底。它凭借优异的导热能力,直指AI芯片、先进封装的“热墙”难题。未来,它将助力AI芯片高效散热、让算力跑“满格”。

抢赛道,切中AI芯片“退烧”的命门

切冰的奥秘,就在“导热”二字。数据更直观:多晶碳化硅的导热率能做到280W/(mK)以上,是传统硅基材料的两倍多。

这个数字,放在AI芯片的世界里,属于耀眼的存在。

随着AI算力与半导体产业加速迭代,高算力下的芯片内热量积聚导致温度骤升,传统中介层或基板无法高效将热量传导散出,使得性能衰减,威胁芯片稳定性与寿命。散热,成了卡住算力释放的那道坎。

“现在大量AI芯片功率超过1000瓦。高速运行时,热量聚集散不出去,芯片要么烧坏要么降频使用。”汪徵打了个比方,“一辆汽车本来每小时能开到120公里,因为散热问题,却只能开80公里。”

多晶碳化硅衬底拥有超高导热等特性,可提升芯片散热效率30%以上,成为半导体先进封装、高端功率芯片制造领域的刚需核心材料。

“通俗点说,多晶碳化硅衬底就是芯片制造、封装环节的垫板,主要起支撑与导热、散热的作用。”汪徵介绍。

看准这一全球竞逐的热门赛道,泰坦未来三年前抢滩入局。

打呆仗,两年干废两台沉积炉

抢赛道,抢的是速度;打根基,却需要时间。

当前,行业内6/8英寸多晶碳化硅已有单位能小批量供货,但用于AI芯片,边际效益太低。做成12英寸,能显著提升芯片材料产量,降低单位成本,是规模化量产的关键。其难点,不仅要“做出来”,更要“做得又快又均匀”。

喜欢看曾国藩的书,汪徵将“结硬寨、打呆仗”的理念用于公司管理,从一开始就摒弃走拿来主义、仿制捷径,坚持全流程原创攻关。

原创之路并不轻松。为了做成厚膜,团队干废两台气相沉积炉;博士工程师们日夜连轴实验,啃下材料致密化、大尺寸成型、应力调控等一块块“硬骨头”……历经两年多时间,从材料研发、核心制备工艺到终端应用,基本打通12英寸多晶碳化硅衬底的全产业链。

也正是坚持“打呆仗”,公司几年内创下多个“第一”:推出中国首个满足氮化镓加工厂使用的碳化硅涂层石墨件;设计生产中国首个碳化硅涂层行星式托盘;独创碳化钽涂层超临界多相法制备技术;2026年正式推出国内首款12英寸多晶碳化硅衬底。

向外卷,抢占海外市场

“我们立足于长沙,目标是全世界,要做一家向外卷的公司。”这是汪徵反复提到的企业情怀和格局。

向外卷技术。国内首款12英寸多晶碳化硅衬底,多项硬核指标对标并超越海外竞品:

沉积速度更快——达到每小时60微米,而国内外同行只有10至20微米,单位时间成本、原材料消耗大幅下降,性价比显著;

电阻率更低——最低可做到小于1毫欧·厘米,而国外同行为10毫欧·厘米,低电阻,意味着同样的面积能制备出更多的芯片材料;

孔洞缺陷更少——衬底粒径尺寸小于10微米,孔洞缺陷少于每平方厘米0.1个,优于行业标准,助力提升芯片良率。

向外卷市场。凭借这些优势,该款产品通过台积电相关认证测试,并给三星送样,同时和谷歌、英伟达等头部企业展开深度合作。

“我们可以自信地说,产品性能达到了世界领先水平。它的需求是海量的,一家头部厂商的需求是每月上万片,仅这一款产品的产值一年就可以做到百亿元。”汪徵说。

创长沙,源自湘江服务长三角

泰坦未来的技术根脉,在中南大学粉末冶金研究院,有着三大国家级科研平台实力的加持。公司创始人熊翔教授,是国内碳/碳复合材料领域核心领军学者之一,曾创办两家上市公司。

“公司的定位,是延展和发掘中南大学粉末冶金研究院的技术,往半导体产业延伸。”而汪徵也是技术出身,在半导体行业深耕近30年。

目前,12英寸多晶碳化硅衬底处于样品验证到小批量试产的过渡期,预计2027年后逐步规模化供货。泰坦未来在长沙、厦门、江苏金湖等多地做了布局,形成“源自湘江、服务长三角”格局。

其中,湖南长沙定位为技术原创中心、应用孵化中心。公司60人,其中就有10位是中南大学博士,“含博率远超同行”。长沙本地装备产业基础扎实,沉积炉可在本地加工制造,这是别处难以复制的优势。

半导体产业投入大、周期长,汪徵期待,地方能搭建渠道,对接省内优质产业资本,为硬科技初创企业提供精准扶持。

从湘江畔出发,汪徵自嘲,创始人团队是一群“半导体老头”,但面向未来,他们却有着年轻人的奋斗目标:将公司做到千亿市值,补齐半导体材料产业链短板,助力我国半导体材料自主可控。

科研者说

“我们团队有哪吒精神,研发多晶碳化硅衬底产品,很像拍电影,是小成本制作拍出大片的感觉,还能去跟《阿凡达》PK。”

——泰坦未来总经理汪徵

责编:伍镆

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来源:长沙晚报

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