中科新源研发工作人员正在调试直冷机。
芯片制作过程中需要精准的温控环境才能保证芯片的成功制造,而全国首个在半导体应用领域规模化落地大功率热电温控系统的企业就来自合肥。简单的升降温技术,背后藏着怎样的技术难题?合肥本土企业又是如何做到的?记者带你寻找背后的“向新力”。
温控精度可达±0.1℃
我们常见的家用空调降温10℃,大概需要30多分钟,但如果使用热电控温技术,则仅需20秒左右。
能够“速冻”的热电控温技术,如今多被应用于芯片制造、算力设备等场景当中,而首个在大功率半导体制冷领域产业化落地热电控温技术的企业,则来自合肥。
“传统的控温技术多是机械控温,虽然控温的范围较大,但存在能耗大、不环保、维护成本高等局限。而热电控温技术通过单一的元器件就可以控温,高效节能、精确控温、环保无污染。”安徽中科新源半导体科技有限公司(以下简称“中科新源”)CEO熊绎打了一个形象的比方:“传统的机械控温就像是电热水器,水箱很大,工作的时候需要始终加温来保持水箱里的温度;而半导体热电控温就像是燃气热水器,水箱很小,一点火,水箱里的温度可以很快起来。”
此外,热电控温技术可以做到±0.1℃的控温精度,控温速度也更快,并且仅需电力支撑,绿色环保的同时还能够减少约80%的能耗。
“芯片制造的大部分工艺环境需要十分精准的温度控制。给空气快速升温很好实现,但要迅速降温,并且把温度控制在0.1℃的刻度范围内,则对控温技术提出了很高的要求。”而先进的半导体热电控温技术,则能出色营造出芯片制造中需要的严苛温度环境。
7年研发实现产业化应用
从中国科学技术大学毕业的熊绎,与科研人员进行了近7年的攻克研发,终于实现了大功率半导体热电控温产品的国产自研。
“因为半导体热电控温技术涉及材料学、热科学、动力学等,温控设备的制造工艺也非常复杂。材料配方、工艺流程、封装、控制系统等各个环节都要严格把控,从产业化的角度来说,对我们提出了很高的技术要求。”熊绎介绍。
将实验室里的成果转化成稳定可控的产品后,熊绎创办了中科新源,每年都将营收的近1/3投入到技术研究上,研发出多款不同性能的半导体直冷机设备,现已应用于半导体、5G通讯、算力设备、医疗、新能源汽车等多个智能制造领域的生产环节,产品远销美国、新加坡等海外市场。
在大功率半导体制冷应用领域,中科新源也成为中国第一家进入产业规模化应用的企业。
来肥实现“第二增长曲线”
从2017年在外地创业,到2021年把企业搬到合肥,熊绎说自己事业版图的迁移归因于“人才环境”。
“因为我是从中国科大毕业的,在合肥生活过,所以知道这里的人才储备和我的技术需求非常匹配。”创业路上,熊绎获得了母校的支持。2019年,中科新源和中国科大扩频实验室共建了半导体温控联合创新实验室,以半导体温控技术为基础,研究面向5G及未来无线通信系统的温度控制解决方案。
以共建实验室为契机,熊绎和创始人团队多次来到合肥,也对这座城市有了新的认识。“我念书的时候,合肥的强势产业还是家电。现在已经变成了集成电路、新型显示、新能源汽车暨智能网联汽车和量子科技等战新产业,还组建了不少产教联合体,技术人才的储备非常充足。”
被合肥的人才环境吸引,熊绎打算在合肥成立研究院,为公司总部提供技术支撑。
经过近两年的交流和考察,2021年,熊绎决定将公司总部搬到合肥。
熊绎回忆,刚到合肥不足一年时,因为在研发投入上急需资金,便向政府求助,两周内就解决了上千万元的贷款资金。
如今,中科新源的总部在合肥稳扎稳打,实现了创业的“第二增长曲线”,同时还在美国、新加坡等国家设立了研发、销售和技术支持中心,让“合肥造”走出国门,用可靠的合肥技术赢得了更多“中国声誉”。
合肥通客户端-合报全媒体记者 刘小容/文 张正朋/摄