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高端电子元器件国产化加速,纳米铜膏破局“卡脖子”难题
 

长期被海外“卡脖子”的半导体芯片封装材料,迎来了国产替代的强音。

在重庆璧山高新区,由重庆平创半导体科技有限公司研发的“有压烧结纳米铜膏”实现了从0到1的突破,以优异的性能成功应用于高端芯片封装。更值得一提的是,新能源汽车已率先搭载这一全新材料

这不仅意味着中国芯跑出了“加速度”,更为中国半导体产业链自主化撕开了一道关键缺口


01 突围之路:破解“卡脖子”困境

长期以来,高端半导体封装材料领域被美、德、日等国企业垄断,国产化率不足10%

在功率半导体模块中,芯片工作时产生的大量热量需通过一种特殊的“胶水”——“烧结银膏”高效导出至散热电路板

然而,“银胶水”不仅价格昂贵,其膏状化工艺也极为复杂,导致该细分市场长期受制于人

面对这一困境,能否用储量更丰富、成本更低的铜来替代银,成为我国半导体行业突围的关键

自2016年起,重庆大学陈显平教授团队便开始攻关这一世界级难题。成立于2019年的平创半导体,正是该团队20年科研积累的产业化结晶

02 技术突破:七年磨一剑攻克氧化难题

“铜最大的挑战在于极易氧化,这层氧化膜会严重削弱其导电导热性能和连接强度。”平创半导体董事长陈显平介绍

公司为此组建了涵盖材料、物理、化学、计算机、微电子等多学科的研发团队,通过跨界思维碰撞实现系统性创新

研发团队经历了漫长的探索过程。“我们最头疼的就是氧化问题。实验室里完美的样品,一到客户产线,因为环境细微变化,表面就出现裂纹,性能极不稳定。”王晓博士回忆道

那时的纳米铜粉,像一位怕见空气的“娇贵公主”,无法适应真实的工业环境

为了解决这一世界性难题,团队开始了长达七年的“实验室拉锯战”。失败、调整、再失败、再优化……直到2022年,他们终于独创出“双重抗氧化配方

这项独创技术,如同为每一颗纳米铜粉穿上了一件量身定制的“隐形防护衣”,使其能从容应对复杂环境

同时,团队优化了整个烧结工艺,让纳米铜膏能在200℃、5MPa的低压力下,5分钟内快速烧结成型

03 产业化应用:从实验室走向规模化量产

今年4月,纳米铜膏成功从实验室走向生产线,实现规模化量产。据悉,该材料成本较进口银膏降低约70%,且其核心原材料已实现100%国产化

目前,该材料的应用已从新能源汽车延伸至光伏逆变、储能、低空飞行器及AI服务器等多个领域,远期市场规模预计超千亿元

平创半导体正积极推进该项目二期产线建设,全面达产后,产能将大幅跃升,可满足每月10万辆新能源汽车的芯片封装需求

实现国产材料的规模化替代后,年销售收入有望超数亿元

技术突破带来的效益是实实在在的。王晓博士算了一笔账:“以前车企用进口银膏,成本高昂。现在用我们的产品,生产100万只模组就能降低成本约1.4亿元。而且,电动汽车功率模块的寿命还能延长30%以上。”

04 国产化进程:多个领域取得突破

电子元器件行业的国产化进程正在多个细分领域加速推进。

2025年,电子元器件行业正处于一场前所未有的变革浪潮之中。技术快速迭代成为推动行业发展的核心引擎,而国产替代进程的加速则为国内企业带来了广阔的发展空间与战略机遇

据行业预测,2025年全球电子元器件市场规模有望达到1.5万亿美元,其中中国市场占比超过35%,成为全球最重要的市场之一

在MOSFET领域,碳化硅渗透率已超20%,新能源汽车成为核心应用领域

在MCU领域,虽然中国MCU市场规模2025年预计为755亿元,32位MCU占比超过70%,但车规级MCU进口依赖度仍高于90%

在光电转换器件领域,我国高性能硅光电倍增器(SiPM)国产化近日也取得重大突破

由中广核京师光电科技(天津)有限公司打造的SiPM封装产线成功通线,并提前达成器件良率超90%目标,标志着国内高性能SiPM产品实现关键自主化

在MEMS打印芯片领域,美清半导体目前是国内唯一同时掌握热发泡打印芯片技术和压电打印芯片技术两大技术平台的团队

在热发泡领域,已有多个客户十余种型号进入量产阶段,在2025年已形成稳定销售,累计客户出货超过300万颗

05 协同共生:构建产业生态的关键

平创半导体在纳米铜膏领域的突围,看似一个企业的单点突破,其实是中国芯片领域材料自主化进程中的一个缩影

我国的芯片产业链条从上游的设计软件、材料、设备到下游的生产制造,每个环节都面临多重挑战

这需要产业生态里的每家企业立足自身的领域去深耕突围

成百上千家细分领域企业,开展技术突围与产品落地的具体行动,是中国半导体产业真正走向安全自主与可持续发展的向心力

正如陈显平所说,“我们要持续发挥在材料设计与快速迭代方面的优势,但更期待一个协同共生的产业生态——从原料、设备、仿真软件到下游应用,每个环节都需要更多专精特新企业的崛起。”

平创的突破,不仅为行业带来了新的技术选择,更坚定了芯片产业链上下游协同突围的信心


如今,平创半导体已建成2.5万平方米产业园,年产值近2亿元,成为璧山智能网联新能源汽车产业集群的关键一环

这场始于璧山的静默材料革命,最终将让每一位普通消费者,用上性能更优、价格更实惠的电动汽车、电子产品和数字服务,切身感受到“中国智造”带来的切实改变

一颗源自高校实验室的“创新种子”,在璧山这片产业沃土的精准浇灌下,已冲破封锁,茁壮成长为中国半导体材料领域一颗耀眼的新星

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