解决散热卡脖子问题,哈工大团队企业完成pre-A轮融资
一盛新材料成立于2024年9月18日,主要从事金属基复合材料研发,其浸渗、成型、界面反控制同步制造技术处于行业领先地位。公司主要产品包括金刚石、铝、铜超高导热复合材料及净成型构件等,成功解决了高功率器件的散热问题,为新能源汽车、高铁等领域提供了重要的材料支持。
哈尔滨一盛新材料科技有限公司是一家主要经营和研发国内高新顶尖金属复合材料的高科技企业,首席科学家武高辉教授从事金属基复合材料研究40年,是我国上述领域知名专家,国防“173”重点项目技术首席专家,享受国务院特殊津贴。
金刚石/金属界面改性主要通过基体金属合金化、金刚石颗粒表面处理及界面构型设计三种方式实现。基体金属合金化以及金刚石颗粒表面处理通过形成金刚石-碳化物过渡层-金属的有效导热通道提高复合材料界面热导,其中,界面相的组成及尺寸是影响复合材料热性能的关键因素。通过复合材料界面构型设计,在材料内部形成连续的金刚石颗粒导热通道为提高复合材料热导率提供了新的思路。近年来,在优化金刚石/金属界面结构的同时,研究者们也通过计算模拟对复合材料的界面性质及导热行为展开了研究。虽然已有针对金刚石/金属界面改性的大量研究,复合材料导热机制的理论研究尚不完善,应进一步建立金刚石/金属复合材料界面相组成和比例与导热系数之间的定量关系,为实验提供理论指导。此外,研究者还可以借助多尺度模拟技术和实验研究金刚石/金属复合材料的界面结合和热传导机理。
金刚石/金属复合材料主要研究内容示意图
(a)复合材料界面改性;(b)复合材料制备工艺优化;(c)计算模拟;(d)热导率模型理论计算
不同界面改性制备的金刚石/金属复合材料热导率图
武教授团队首创的大气环境下金属基复合材料浸渗、成型、界面反控制同步制造技术,实现了低成本、绿色化制造的金刚石/铝和金刚石/铜超高导热复合材料及净成型构件,成功解决了高功率器件的散热问题,为多项“国之重器”解决了材料急需。
半导体技术的进步极大地促进了电力电子器件的发展和应用。过去几十年里,在摩尔定律的“魔咒”下,半导体芯片尺寸不断减小,使得在同样的空间体积内可以集成更多的芯片,实现更多的功能和更强大的处理能力,为进一步提高功率密度提供了可能。近数十年间芯片特征尺寸迅速从数十微米减小到几纳米量级。近年来从7nm到2nm,各大芯片制造厂商(如台积电、三星、英特尔)持续推进更先进的制程节点。
随着芯片制程的快速进步使得IGBT功率器件的朝着小型化、多功能化迅速发展,由此带来了严重的散热问题。2016年Nature刊载的封面文章指出:如果散热问题无法解决,“摩尔定律”即将失效。
传统金属热沉材料如铜和铝,虽然具有良好的导热性能,但在满足高性能IGBT功率器件需求方面逐渐显现出局限性,尤其是在热导率和热膨胀系数匹配方面的不足。为了应对这一挑战,高导热金刚石铜(Diamond-Cu)和金刚石铝(Diamond-Al)热沉材料应运而生。这些复合材料通过引入导热性能卓越的金刚石颗粒,并优化与金属基体的界面结合,不仅显著提升了导热性能,还能与电子器件实现更好的热膨胀系数匹配,成为下一代高性能热管理材料的理想选择。