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80后南航教授突破芯片散热卡脖子问题,再获中车投资

时间:2025年04月04日

01

引言


[洞见热管理]获悉,近日,南京瑞为新材料科技有限公司(以下简称“瑞为新材”)完成新一轮股权融资,由中车资本主发起的中车转型升级基金独家投资。瑞为新材料成立于 2021年,位于南京市六合区,是一家新型芯片级散热材料及热管理解决方案提供商,研发生产高功率核心芯片热沉、散热冷板、热管理系统等。


对于本轮融资,瑞为新材创始人、董事长王长瑞表示:未来,瑞为新材将突破传统材料供应商的定位,矢志成为散热解决方案的行业标杆——通过融合尖端材料科学、热力学创新、精密智造工艺及定制化服务体系,构建从材料研发到场景化应用的全链路能力,以高可靠性、高适配性的热管理方案,直面电子产业散热挑战,为全球客户提供兼具创新性与可持续性的解题思路,引领行业向更高效、更智能的方向跃升。


中车资本的加入,不仅为瑞为新材夯实了资金根基,更依托其深厚的产业积淀与战略布局能力,为公司带来全链条资源协同与行业深耕经验,推动管理精细化、运营高效化,并赋能技术升级与市场拓展。


中车转型升级基金表示:此次投资将加速中车资本在新材料领域的战略布局,促进中车高端装备、清洁能源及功率半导体产业的关键技术突破与国产化进程。中车资本及主发起基金将持续服务中车产产业链“补链、强链、固链”,围绕中车“七个新突破”,持续发掘产业链上下游拥有自主创新能力的优秀企业,加大对上下游产业链企业的支持力度,推动产业链上下游各企业创新、协同、高效、快速发展。



02

关于金刚石热管理解决方案


目前,常见的Si、SiC和GaN等半导体材料热导率都相对较低,通常不超过 500W·m-1K-1,而大功率电子器件功率密度可达 1000 W·cm-2;同时,不同功能区域间的功率密度差异会导致芯片内部温度分布的不均,局部热点甚至是芯片平均发热功率密度的 5~10倍。


金刚石片或膜是目前自然界存在的最高热导率热沉材料,有望将积累的热量有效导出,达到理想的散热效果,已被广泛认为是提高半导体器件散热能力的未来方案之一。无论是单晶金刚石,还是多晶金刚石,其热导率均远大于其他衬底材料,可作为替代其他散热衬底材料的更优方案。


金刚石与半导体器件的连接方式决定了散热效果的优劣。金刚石若能与半导体材料直接连接,则可充分发挥金刚石热导率高的特性,因此直连工艺研究一直是研究热点。金刚石与半导体的直接连接主要方式有:1)金刚石与半导体间通过沉积工艺实现直接连接;2)金刚石与半导体间通过低温键合实现直接连接。


在制备好的半导体器件上直接沉积一层金刚石膜或在器件正面沉积金刚石钝化层可以提高器件向上的散热能力,但热膨胀适配问题仍会导致外延层开裂。同时,CVD工艺沉积金刚石散热层时,一般需要在高温(>700℃)及高浓度的氢等离子体氛围下,会严重刻蚀 Si、SiC 和 GaN等半导体,导致其电学等性能严重下降。


为了避免直接外延生长需要的高温和氢等离子体环境,先利用外延生长工艺在衬底上沉积半导体材料,然后去除衬底,并与金刚石衬底进行低温键合的方法得到广泛研究。无论是多晶金刚石,还是单晶金刚石,都可作为低温键合的热沉基板,这大大降低了制备金刚石衬底的难度;并且半导体外延层和金刚石热沉基板可在键合前独立制备,这精简了金刚石基半导体器件的工艺。


低温键合工艺虽然规避了外延生长的难点,但要求金刚石热沉基板和半导体外延层表面平整、翘曲度小、表面粗糙度低(<1 nm),这对目前加工工艺挑战较大。此外,直接键合时的压力大小和保压时间等难以有效控制,导致试样在键合过程中易破碎,良品率较低,尤其是大尺寸的试样更是难以实现,目前还在实验室探索阶段,仅在毫米尺度的小尺寸芯片上获得过成功,还无法大规模应用。


虽然金刚石散热片最理想的应用方式是与芯片直连,但利用金属进行芯片与基板间的间接连接封装,在半导体行业是一种较成熟的工艺。常用的工艺有使用焊料(锡铅或无铅)的软钎焊、使用低熔点中间层(如金锡共晶合金)的瞬时液相扩散焊和纳米银低温烧结等方式。


常规纳米银需加压烧结,且烧结温度>250℃,可成功应用于封装温度和使用温度均较高(通常大于250℃)的SiC和GaN等芯片连接,但无法适用于硅芯片的大面积低温连接。而纳米银的大面积低温无压和低温低压烧结技术,是纳米银烧结工艺中的研究热点和难点,也是未来的关键性研究方向。



03

关于瑞为的起源



瑞为新材是南京航空航天大学科技成果转化的代表性项目。瑞为新材创始人、南京航空航天大学教授,王长瑞博士在电子系统热管理和金刚石、金属复合材料领域拥有十余年的科研经验积累和产业经验。

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瑞为新材创始人王长瑞

王长瑞出生于1983年10月,本硕博就读于哈尔滨工业大学,2011年获学校首批资助赴英国帝国理工学院进行短期学术交流。


  • 2008年:在攻读博士期间,王长瑞了解到我国缺乏高效散热芯片的自主制造技术,于是开始潜心研究新型的芯片散热技术。


  • 2012年:10月,王长瑞加入中国电子科技集团公司第十四研究所,主要研究方向为军用电子设备结构设计、高置信度仿真及工艺实现,高温合金超塑成形+连接组合技术,难加工材料近净成形,高导热材料微成形理论。


  • 2017年:王长瑞带领团队突破了界面实时调控技术,打破了国外对高导热芯片制造的技术垄断,弥补了我国在该技术领域的空白。


  • 2021年:王长瑞决心突破制约我国新型国防装备研制的瓶颈,依托六合科技创新港,在南京六合区政府的支持下,聚集了一大批专业人才,带领团队创新提出芯片热沉智能一体化生产线思路,创立了瑞为新材。


在公司成立后的短时间内,王长瑞迅速组建起了一支国内少有的具有丰富产业化经验的复合型研发、生产、销售团队。


在瑞为新材创始人王长瑞博士的主持和领导下,公司研发团队在业内率先突破了金刚石-金属复合材料的高可靠性、高一致性制备方法和基于该材料的芯片热沉产品低成本灵活成型生产工艺,成功解决了芯片高效散热这一“卡脖子”难题。



04

关于瑞为融资历程


在成立后的短短几年间,瑞为新材先后斩获多轮融资,堪称“火箭速度”。2024年8月,瑞为新材完成数千万元B轮融资,恺富资本与毅达资本联合投资,资金用于研发升级与市场拓展;2024年11月,瑞为新材宣布完成数千万元的融资,由毅达资本领投,南京市创新投资集团跟投,资金将用于金刚石系铜/铝系列热沉产线扩厂;本次融资,中车资本独家注资,更是战略意义凸显,依托中车在轨道交通、新能源等领域的产业资源,未来,瑞为新材将加速散热技术向更广场景渗透。


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05

关于南京瑞为新材料科技有限公司


南京瑞为新材料科技有限公司创立于2021年12月24日,是我国芯片级热管理方案的创新者,国际领先的新一代金刚石/金属芯片散热材料产业化的探索者和引领者。


公司以创造芯片散热领域世界第一品牌为使命,聚焦芯片散热领域的新材料研发、设计、生产与供应,通过系统热设计、结构设计、热仿真分析、定制开发、综合热测试等各个方面为芯片散热提供全面的热管理方案。公司具有丰富产业化经验的复合型研发、生产、销售团队,掌握金刚石/金属复合材料芯片热沉产业化核心技术,技术与工艺达到国际一流水平。


瑞为与中国电科集团、航天科工等十大军工企业及民用标杆企业开展合作,解决了芯片散热“卡脖子”难题,降低芯片制造成本,有效提高芯片的使用寿命,获得国军标质量体系认证、ISO9001、高新技术企业、科技型中小企业、创新型企业等资质。


产品1名称:金刚石/金属复合材料 热沉载片

1、既可平面简单结构根据需求选用成形方式,又可复杂异面结构次成形满足不同应用场景;2、热膨胀系数可调配;3、满足不同工作环境要求;4、轻量化、高导热

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产品2名称:金刚石/金属复合材料 壳体

1、芯片热沉+壳体一体化封装;2、可定制不同结构;3、可机加工

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