□王思琦
功率半導(dǎo)體是新能源汽車、光伏風(fēng)電、數(shù)據(jù)中心等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的核心基石。當(dāng)前，第三代寬禁帶半導(dǎo)體向高功率密度、高頻高溫方向快速演進(jìn)，傳統(tǒng)錫膏焊接技術(shù)的耐溫瓶頸日益凸顯，在此背景下，芯異質(zhì)聯(lián)科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“芯異質(zhì)聯(lián)”）以“跨越式、不跟隨”的技術(shù)路線攻堅(jiān)銅燒結(jié)核心難題，依托哈爾濱理工大學(xué)，成功研發(fā)出自還原型銅燒結(jié)漿料，不僅攻克銅顆粒易氧化、燒結(jié)致密度低等行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難題，更推動(dòng)功率半導(dǎo)體封裝邁入“銅代銀”的產(chǎn)業(yè)新階段，為我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自主可控發(fā)展筑牢關(guān)鍵材料根基，也讓高校原始創(chuàng)新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向百億產(chǎn)業(yè)賽道。
另辟蹊徑攻堅(jiān)全球性技術(shù)難題
時(shí)間回溯到2015年，彼時(shí)功率半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域正面臨著技術(shù)升級(jí)的迫切需求。芯異質(zhì)聯(lián)創(chuàng)始人、哈爾濱理工大學(xué)教授劉洋告訴記者，當(dāng)時(shí)，隨著第三代寬禁帶半導(dǎo)體的興起，高溫、高功率工況下的服役要求為芯片封裝材料帶來全新考驗(yàn)，當(dāng)芯片結(jié)溫達(dá)到175℃及以上時(shí)，傳統(tǒng)錫膏焊接技術(shù)難以勝任，導(dǎo)致器件可靠性和壽命大幅下降。而作為行業(yè)主流的銀漿燒結(jié)技術(shù)，雖能實(shí)現(xiàn)高溫服役，但高昂的原料成本制約了銀燒結(jié)技術(shù)的大規(guī)模推廣，同時(shí)銀離子遷移的問題還為器件失效埋下隱患。“銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能與銀相近，成本卻只有銀的幾十分之一，是理想的替代材料?！眲⒀笏诘目蒲袌F(tuán)隊(duì)敏銳地瞄準(zhǔn)了“銀轉(zhuǎn)銅”這一特點(diǎn)，開啟了漫長(zhǎng)的技術(shù)攻關(guān)之路。
這并非一條易走的路。劉洋直言，銅顆粒極易氧化的特性，就像一道難以跨越的鴻溝——氧化膜會(huì)嚴(yán)重削弱其導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和連接強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)室里的樣品往往一到實(shí)際測(cè)試環(huán)節(jié)就出現(xiàn)性能波動(dòng)，燒結(jié)孔隙大、連接質(zhì)量低等問題也始終困擾著團(tuán)隊(duì)。
歷經(jīng)三年的技術(shù)摸索，2018年劉洋確立了清晰的研發(fā)方向，團(tuán)隊(duì)摒棄“跟隨式”研發(fā)思路，不照搬成熟的銀燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單改性和包覆，而是另辟蹊徑獨(dú)創(chuàng)“助劑載體自還原+低溫致密化燒結(jié)機(jī)理”。團(tuán)隊(duì)成員反復(fù)調(diào)試配方、優(yōu)化工藝，歷經(jīng)上千次實(shí)驗(yàn)，終于攻克了銅燒結(jié)的核心技術(shù)難點(diǎn)。
2022年，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的自還原型銅燒結(jié)漿料在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)突破，銅燒結(jié)漿料的各項(xiàng)性能全面達(dá)到或超過國(guó)際巨頭的銀燒結(jié)技術(shù)指標(biāo)。這一成果也在同年成功入選“世界新能源汽車大會(huì)”評(píng)選的“全球新能源汽車前沿技術(shù)”，成為全球僅8項(xiàng)入選成果中唯一的電驅(qū)器件封裝材料類技術(shù)，讓世界看到了中國(guó)在該領(lǐng)域的創(chuàng)新力量。
讓實(shí)驗(yàn)室成果走出“象牙塔”
“前沿的先進(jìn)技術(shù)，只有精準(zhǔn)對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求，才能轉(zhuǎn)化為新質(zhì)生產(chǎn)力?！眲⒀笳f。為了讓銅燒結(jié)漿料貼合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員，依托哈爾濱理工大學(xué)的平臺(tái)，深入生產(chǎn)一線了解新能源汽車平臺(tái)、光伏逆變器等產(chǎn)品的技術(shù)痛點(diǎn)，針對(duì)企業(yè)需求不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，快速推進(jìn)中試驗(yàn)證。在一次次的技術(shù)交流和產(chǎn)品測(cè)試中，劉洋團(tuán)隊(duì)研發(fā)的銅燒結(jié)漿料的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，該項(xiàng)技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)“芯片級(jí)+系統(tǒng)級(jí)”多場(chǎng)景全銅燒結(jié)應(yīng)用，其獨(dú)有的低溫低壓燒結(jié)技術(shù)有效避免功率模塊分層，大幅提升散熱能力，還能讓企業(yè)在不更換現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的前提下實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，為企業(yè)節(jié)省了巨額的設(shè)備改造成本。
為了讓前沿技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室的“象牙塔”，哈爾濱理工大學(xué)也為該成果轉(zhuǎn)化提供了支持。劉洋介紹，學(xué)校打破了高校成果轉(zhuǎn)化的體制機(jī)制壁壘，以職務(wù)科技成果賦權(quán)的形式，將自還原型銅燒結(jié)漿料的專利作為無形資產(chǎn)入股芯異質(zhì)聯(lián)科技有限公司，占股20%，并將80%的收益劃歸發(fā)明團(tuán)隊(duì)，極大激發(fā)了科研人員的轉(zhuǎn)化熱情?！斑@一模式讓科研人員不再只是‘實(shí)驗(yàn)室里的發(fā)明者’，更成為成果轉(zhuǎn)化的‘受益者’?！眲⒀笳f。2023年，自還原型銅燒結(jié)漿料技術(shù)入選黑龍江省“最具投資價(jià)值與轉(zhuǎn)化潛力科技成果榜單”，并成為龍江新產(chǎn)投集團(tuán)與省內(nèi)6所高校簽約的重點(diǎn)轉(zhuǎn)化項(xiàng)目之一。
政策的支持、市場(chǎng)的認(rèn)可，讓成果轉(zhuǎn)化步入快車道。2025年底芯異質(zhì)聯(lián)科技有限公司順利獲得龍江天使基金500萬元投資，投后估值達(dá)1億元，創(chuàng)下哈理工成果轉(zhuǎn)化金額與估值雙紀(jì)錄。華為、博格華納等國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)紛紛來到實(shí)驗(yàn)室尋求合作，為技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的市場(chǎng)基礎(chǔ)。
從技術(shù)突破到賦能百億產(chǎn)業(yè)賽道
據(jù)劉洋透露，截至2025年年底，芯異質(zhì)聯(lián)已與國(guó)內(nèi)多家車企、主機(jī)廠、模塊廠建立深度合作關(guān)系，劉洋團(tuán)隊(duì)研發(fā)的銅燒結(jié)產(chǎn)品已在新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)、光伏逆變器、AI數(shù)據(jù)中心電源等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品批量測(cè)試，首批產(chǎn)品完成數(shù)千級(jí)循環(huán)可靠性驗(yàn)證，并獲得東莞清新半導(dǎo)體等多家企業(yè)的采購(gòu)訂單和意向訂單。
為了進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)迭代和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，目前團(tuán)隊(duì)聯(lián)合我省半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)北一半導(dǎo)體科技有限公司，在哈爾濱理工大學(xué)籌劃共建黑龍江省首家寬禁帶功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院。這一研究院的建立，將整合高校的科研優(yōu)勢(shì)和企業(yè)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，聚焦寬禁帶功率半導(dǎo)體封裝材料的前沿技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，進(jìn)一步增強(qiáng)我省在半導(dǎo)體及新能源領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)建立從材料、技術(shù)研發(fā)到器件產(chǎn)品應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
“未來三年，芯異質(zhì)聯(lián)將聯(lián)合相關(guān)企業(yè)建成年產(chǎn)噸級(jí)銅漿生產(chǎn)線，力爭(zhēng)2029年?duì)I收突破億元大關(guān)。”劉洋直言，芯異質(zhì)聯(lián)將聚焦國(guó)家新能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)和全球規(guī)劃，一方面積極推進(jìn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用，一方面努力開拓海外市場(chǎng)，建立品牌效應(yīng)，爭(zhēng)取加入國(guó)際產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，成為寬禁帶功率模塊領(lǐng)域的頂級(jí)封裝材料供應(yīng)商。
從十余年的技術(shù)攻堅(jiān)到成果落地，從實(shí)驗(yàn)室的樣品到產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品，芯異質(zhì)聯(lián)自還原型銅燒結(jié)漿料的轉(zhuǎn)化之路，是我國(guó)高校科技成果轉(zhuǎn)化的生動(dòng)實(shí)踐。它不僅推動(dòng)了我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展，更印證了高校作為科技創(chuàng)新重要源頭的價(jià)值——當(dāng)創(chuàng)新成果真正與產(chǎn)業(yè)需求深度融合，當(dāng)科研人員的創(chuàng)新活力被充分激發(fā)，就能讓更多從實(shí)驗(yàn)室里走出的技術(shù)，成為賦能產(chǎn)業(yè)升級(jí)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的核心動(dòng)力，讓科技成果從“書架”走上“貨架”，從實(shí)驗(yàn)室邁向更廣闊的產(chǎn)業(yè)賽道。