「中科玻聲」成立于2021年，技術體系源于中國科學院上海硅酸鹽所熱電轉換材料與器件課題組，專注于半導體熱電材料的技術創(chuàng)新與產業(yè)化。公司核心團隊曾在汽車熱管理系統(tǒng)巨頭捷溫、國際熱電半導體巨頭Laird等行業(yè)領軍公司擔任研發(fā)、產品和銷售等職務，積累了豐富的產品化和市場化經驗。
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TEC制冷片結構示意圖
熱電半導體能夠實現(xiàn)電能和熱能之間的相互轉換，分別利用熱電半導體的帕爾貼效應（Peltier effect）和塞貝克效應（Seebeck effect），對應熱電半導體精確控溫技術和溫差發(fā)電技術兩個應用方向。熱電半導體及其應用是一種精確快速制冷、制熱技術和綠色能源技術，其難點在于高性能熱電半導體材料的集成制備以及高精度、高可靠性器件的開發(fā)。
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長期以來，熱電半導體制冷技術應用場景較多，需求明確，商業(yè)化速度也較快。隨著應用于車規(guī)級、光通訊光模塊、醫(yī)療器械、微處理器等電子器件的快速發(fā)展，器件尺寸不斷減小，集成度不斷提高，微小面積內的功耗急劇上升，局部熱流密度大幅增加，走向高性能微型化成為大勢所趨。熱電半導體技術憑借精準控溫、無噪音、壽命長、適應性強、無排放物等優(yōu)勢，成為小型器件實現(xiàn)主動溫控熱管理的最佳途徑。
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TEC的車載應用模塊
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據MarketsandMarkets，2023年全球工業(yè)級熱電半導體制冷器（Thermo Electric Cooler，TEC）市場規(guī)模約70億元/年，基于TEC的半導體熱電組件市場規(guī)模約300億元/年。目前，高端半導體熱電技術由美、日企業(yè)（如Ferrotec、KELK Ltd、Phononic）壟斷，國內公司主要集中在中低端消費產品領域。
實驗室制備的Micro-TEC
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憑借在行業(yè)內的深厚積累，「中科玻聲」是國內少有的具備熱電半導體技術全鏈條能力的領先企業(yè)，具備從熱電半導體材料碲化鉍晶粒與厚膜制備、熱電臂集成制備，到微型器件結構設計、焊接連接、封裝切割和仿真測試的全鏈條技術能力，并成功在高端Micro-TEC和車規(guī)級TEC領域實現(xiàn)了國產替代。
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在材料制備方面，基于碲化鉍（Bi2Te3）的熱電材料，「中科玻聲」通過深入分析熱電材料的結晶組織、形變組織、取向差、應變場及取向結構等顯微組織，采用新型熱擠壓工藝，優(yōu)化了不同組分的碲化鉍基材料制備工藝參數(shù)，最終使P型材料的zT值達到1.3，N型材料的zT值達到1，同時顯著提升了材料的力學性能，可以加工出最小尺寸達到 147 微米的微型熱電粒子。在熱電臂的批量制備方面，公司開發(fā)了全新的模壓工藝，實現(xiàn)了熱電臂的高效集成制備。在界面連接方面，公司采用界面燒結技術，確保不同材料在界面處實現(xiàn)致密結合。
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面外型無機柔性熱電器件
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在軟件能力上，公司基于對器件能量輸運與轉換過程的深入理解，針對非線性溫度變化下的材料性能參數(shù)以及復雜結構體系中的多重能量損失，開發(fā)了通用的熱電器件三維穩(wěn)態(tài)多物理場耦合模型，并細化了包括材料性能、幾何模型、邊界條件及結果輸出在內的全參數(shù)、多目標優(yōu)化設計思路，該模型大大提升了熱電器件研發(fā)的效率和準確性。
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此外，公司還儲備了硫化銀基的（Ag2S）無機塑性半導體材料技術。該柔性熱電材料具備與金屬類似的延展性和變形能力，具有適當?shù)膸?、高遷移率和較高的Seebeck系數(shù)，室溫下zT值最高可達0.6。經過1000次反復彎曲后，其電導率和Seebeck系數(shù)幾乎沒有變化，可廣泛應用于柔性可穿戴電子領域?；谠摬牧?，公司成功研制出厚度僅為0.3mm、填充率高達72%的超薄無機柔性熱電器件。
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TEC車載冰箱
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在商業(yè)化層面，公司立足于車規(guī)級市場，重點開發(fā)溫控座椅、車載冰箱等應用，是國內唯一具備調溫座椅開發(fā)能力的企業(yè)。目前，公司的車規(guī)級產品已進入吉利、領跑、紅旗、廣汽等主機廠供應鏈，并快速拓展至光通訊光模塊及醫(yī)療器械領域，正在加速進入發(fā)展快車道。
中科創(chuàng)星表示：“隨著新能源汽車、醫(yī)療、通信、半導體等產業(yè)走向高度集成，精確控溫以及高效的熱管理系統(tǒng)成為關鍵挑戰(zhàn)，而熱電半導體作為能夠在微小空間內實現(xiàn)精確控溫以及發(fā)電的重要技術，正憑借其靈活性、多樣性、可靠性等顯著優(yōu)勢，快速占領市場。「中科玻聲」依托中國科學院上海硅酸鹽所超過20年的研究和積累成立，技術領先且產業(yè)化經驗豐富，我們期待「中科玻聲」能引領行業(yè)實現(xiàn)熱電半導體材料、器件及高端產品的國產化替代及超越?！?/span>
原文始發(fā)于微信公眾號（中科創(chuàng)星）：中科創(chuàng)星領投半導體熱電材料技術創(chuàng)新企業(yè)「中科玻聲」
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