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独家|英诺领投数千万!海归博士9年攻克1项国外垄断技术:价格降2/3

铭镓半导体 BP 可联系
半导体氧化镓材料开发商
硬件
融资进度
天使轮
融资额度
数千万元
融资时间
2021年3月
投资方
英诺天使基金、首科三新、中关村创业大街
创始人
陈政委,铭镓半导体创始人,毕业于日本日本国立佐贺大学,博士学位
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铭镓半导体 BP 可联系
半导体氧化镓材料开发商
硬件
融资进度
天使轮
融资额度
数千万元
融资时间
2021年3月
投资方
英诺天使基金、首科三新、中关村创...
创始人
陈政委,铭镓半导体创始人,毕业于日本日本国立佐贺大学,博士学位
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博士毕业之际,陈政委面临很多待遇丰厚的工作机会,比如进入日本高校做老师。

记者 | 张旋

陈政委,日本海归博士,毅然放弃国外优厚条件,将自己5年所学投入至国内半导体创业。

他说,最幸福的事情,莫过于回到自己的国家,听着熟悉的语言,做自己喜欢的事情。

他眼中“幸福的事”,主角是一种名叫“氧化镓”的半导体材料。对于这种材料,国内面临着严重的“卡脖危机”,大部分依靠日本进口——日本是氧化镓研究最发达的国家之一。

2017年,从日本获得工学博士学位后,陈政委回到国内开始了氧化镓的产业化进程。3年时间,他带领团队在当时国内还是一片空白的氧化镓材料领域开疆拓土,最终研发并小批量生产氧化镓圆晶片、外延片,以及紫外系统设备。

2020年11月20日,团队为适应市场和产业发展,成立北京铭镓半导体有限公司,接受社会化融资,正式开启氧化镓材料高速产业化道路。

今年2月,铭镓半导体宣布获得数千万元的天使轮融资,由英诺天使基金领投,首科三新、中关村创业大街跟投,由铅笔道独家报道。

注:陈政委承诺文中数据无误,为内容真实性负责。铅笔道作客观真实记录,已备份速记录音。

抢占第四代半导体材料市场先机

从1960年出现了0.75寸(约20mm)的单晶硅片开始,半导体材料先后经历了四代革新,分别是:以硅材料为代表的第一代;以砷化镓为代表的第二代;以氮化镓、碳化硅为代表的第三代;以氧化镓、金刚石为代表的第四代。

其中,氧化镓材料因其体积小、响应快、频谱更宽、能耗更低、功能更强等优势,被日本科技振兴协会誉为“日本半导体的复兴”。它是日盲光电器件以及功率半导体的最佳原材料。前者可应用在国防领域,以及电网安全监测、医学成像、海上搜救、环境与生化检测等民生领域;后者可应用在工业电机 、快速充电、固态电源、通讯基站及数据中心,新能源光伏、风电逆变以及新能源电动车等领域。

九州是日本的半导体中心,也被称为日本的“硅岛”。2011年,从天津工业大学本科毕业后,陈政委去往位于九州的日本国立佐贺大学攻读硕士、博士学位,研究方向为新型半导体材料。期间,他专攻氧化镓材料与器件的研发工作,并发表了20余篇氧化镓材料方向的论文。

2017年,博士毕业之际,陈政委面临很多待遇丰厚的工作机会,比如进入日本高校做老师,或者进入相关日企工作。

但是5年的海外求学经历,让陈政委觉得最幸福的事情就是能回到自己的国家,听着熟悉的语言,做自己喜欢的事情。几番思索以后,他决定回国创业,将自己所学从实验室应用至半导体产业。

与此同时,他也观察到国内半导体材料长期以来面临的“卡脖危机”。

他回忆,当时国内并没有氧化镓产业公司,仅有一些高校和科研机构在做相关科研,几乎所有使用的氧化镓材料依赖日本进口。而彼时日本的氧化镓材料产业已经非常成熟,排在全球第一位,并从2017年就开始对外批量销售,累计销售22亿日元(约1.4亿元人民币)。

由于日本方面对中国贸易设置障碍,禁止向国内售卖,如军方合作单位以及一些高校、科研院所。因此,国内单位想采购氧化镓材料异常困难,一般采购周期至少需要6-8个月,并且价格高昂,售后质量等问题也得不到保障。

回到国内的陈政委开始组建团队筹备创业,他们决定采用IDM模式(有厂模式),立足氧化镓材料本身,先把材料做出来,并在此基础上探索中下游的芯片和器件研发。

“但是先把材料做出来要有心理准备,因为需要很大的资金投入,以及较长的时间周期。”

为了筹集启动资金,团队花了两三个月的时间来说服政府基金来投资。“因为当时国家主要发展的是第3代半导体,氧化镓属于第4代半导体,很多人当时还不知道氧化镓是什么,听完都觉得很新颖。”

同年12月,团队获得了来自北京三新创业成果转化投资基金的2000万元启动资金,开始启动国内首家从事氧化镓材料的创业项目。

突破技术封锁

陈政委介绍,目前铭镓半导体的业务中,氧化镓材料占比为60%-70%,器件占比30%—40%。

在材料研发上,有两个问题一直困扰团队许久:一是如何制备合成晶体,二是由于氧化镓材料极易解理,如何加工成圆晶片。“这两个问题的攻克也是氧化镓晶体材料的核心机密所在。”

工欲善其事,必先利其器。为了打造晶体合成炉,团队选择借力国内有相关研究基础的高校和科研院所。

“但是一开始生产出来的炉子非常不智能。”陈政委曾想过去日本寻求一些解决办法,但由于日本方面严格保密,团队只能自主研发。

经过两年半的试验和调整,团队终于突破技术封锁,将晶体生成的工艺流程沉淀下来,生产出来的晶体质量已达到日本同期水平。

晶体生成以后,后续的加工也是块难啃的硬骨头。陈政委介绍,“当时国内晶片加工人才集中在硅片或砷化镓材料领域,且真正掌握这些技术的人才也不多,氧化镓材料这块更是没人做过。”

为此,团队引进了两位在芯片材料产业化行业有着8~10年实战经验的专家,承担加工工艺突破的任务。

“这个过程非常复杂且缓慢,比如怎么定向,怎么切割,采用何种切割方法,怎么来倒角,怎么来研磨抛光,抛光液如何配比,如何清洗……”陈政委回忆,中间任何一个环节出现问题,都会造成整个产品的不良率。

技术人员正在对氧化镓材料进行清洗

同时,从“突破工艺第一位”的考虑出发,团队斥资800万引进了日本和英美的进口设备,搭建了一条科研型的加工产线。陈政委解释,“这样是为了尽可能减少设备带来的变量,突破工艺之后,下一步的产线扩展将会采用国产设备,到时生产成本会更低。”

圆晶片生产出来以后,根据终端客户的需求不同,可以利用外延薄膜生长技术生成不同的外延片。经过外延表征验证:铭镓半导体部分外延片产品质量超过日本在售水平,但售价仅为日本产品价格的三分之一甚至更低。

铭镓半导体生产的氧化镓圆晶片和外延片(参考图形)

2019年,铭镓半导体的圆晶片和外延片研发成功并投入量产。公司采用直销的模式,目前,已经为多家国内产业公司以及40+所国内高校、研究所提供服务。

作为材料供应商,陈政委与团队觉得还是要逐步形成终端产品,来拓展氧化镓材料的使用场景。

因此,铭镓半导体也研发了紫外系统设备,可应用于极弱火焰和极弱电弧的实时检测,具体落地应用场景,包括森林安全防火、高速公路隧道火焰预警、智能电网建设等。目前,该设备已经获得了国家电网的认证并投入使用。正在开发的功率校正分立模块,逆变器件分立模块则可以应用于高效低损电机,快速充电转换等使用场景。

铭镓半导体生产的深紫外探测探头

目前,铭镓半导体已经搭建起完整的产线,包括晶体生长、晶体加工、外延薄膜、性能测试、微纳加工、联合研发等六大平台。陈政委透露,位于北京顺义的第三代半导体标准化厂房已经封顶,预计明年可投入使用,使用面积近万平米,可满足大规模量产需求。

   

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