Im Anschluss an die Investition von Huawei hat Yisheng New Materials eine weitere Finanzierung in Höhe von fast 100 Millionen RMB von Yuanhe Puhua und weiteren Partnern erhalten, Wärmemanagement-Materialien befinden sich im Aufwind des KI-Trends | Exklusivmeldung von 36Kr

Bildquelle / Unternehmen

Dieser Text umfasst ca. 3200 Wörter, die empfohlene Lesezeit beträgt 7 Minuten

Autor 丨 Ou Xue

Redakteur 丨 Yuan Silai

Hard Krypton erfuhr, dass die Harbin Yisheng New Material Technology Co., Ltd. (im Folgenden „Yisheng New Materials“ genannt) den Abschluss der A3-Finanzierungsrunde im Wert von fast 100 Millionen Yuan bekanntgab. Diese Runde wurde gemeinsam von Yuanhe Puhua und Changjiang Innovation angeführt, gefolgt von CITIC Securities Investment, Bangsheng unter der Jiangsu High-Tech Investment, Fengyuan Capital und Yinbai Investment. Der alte Aktionär Xinchuang Fund unter Zhongguancun Qihang beteiligte sich mit einer zusätzlichen Investition. Die Mittel aus dieser Runde werden vor allem für die Anschaffung von Hardwaregeräten und die Einstellung von hochqualifizierten Fachkräften verwendet.

Yisheng New Materials wurde am 18. September 2024 gegründet. Es ist ein Hightech-Unternehmen, das sich auf die Forschung, Entwicklung und Produktion von hochwertigen metallmatrix-Verbundwerkstoffen spezialisiert. Seine Kerntechnik stützt sich auf das nationale und lokale gemeinsame Ingenieurlabor für metallmatrix-Verbundwerkstoffe der Harbin Institute of Technology.

Der Gründer Wu Gaohui ist Akademiker der Asiatisch-Pazifischen Akademie der Materialwissenschaften und genießt die Sonderzulage des Staatsrates. Seit mehr als 40 Jahren widmet er sich der Hochqualitäts-Herstellungstechnik von metallmatrix-Verbundwerkstoffen und entwickelte 1982 das erste metallmatrix-Verbundmaterial Chinas mit eigenen Händen. Er gründete das nationale und lokale gemeinsame Ingenieurlabor für metallmatrix-Verbundwerkstoffe der Harbin Institute of Technology. Es wurden bereits mehr als 20 lagerhaltige Produkte hergestellt, die strukturierte und funktionelle metallmatrix-Verbundwerkstoffe abdecken. Im Jahr 2012 leitete sein Team die erste erfolgreiche Entwicklung von Diamant-Aluminium-Verbundwerkstoffen in China, die in großen Mengen für Satelliten und Raumfahrzeuge angewendet wurden. Es ist das erste Team in China, das die Industrialisierung von Diamant-Verbundwerkstoffen realisiert hat.

Derzeit gestaltet KI den Bereich der Wärmekontrollmaterialien neu. Wu Gaohui sagte offen gegenüber Hard Krypton: „Die Entwicklung der KI-Technik hängt stark von der Rechenleistung ab, und das größte Hindernis für die Entwicklung der Rechenleistung sind die Wärmekontrollmaterialien.“

Beispielsweise erreicht der Leistungsverbrauch eines einzelnen NVIDIA-GPU-Chips bereits 3000 W und wird in Zukunft 7000 W erreichen. Wenn die Temperatur des Chips um jeweils 2 °C steigt, sinkt seine Zuverlässigkeit um 10 %. Wenn die Betriebstemperatur über 80 °C langfristig liegt, sinkt die Lebensdauer exponentiell. Die Wärmeleitfähigkeit herkömmlicher Wolfram-Kupfer- und Molybdän-Kupfer-Materialien liegt nur etwas über 200 W/(m·K), was für Leistungsbauelemente im Kilowatt-Bereich nicht mehr ausreicht.

Seit die vierte Generation von Wärmekontrollmaterialien (Diamant/Aluminium-, Diamant/Kupfer-Verbundwerkstoffe) den Durchbruch von „ultrahoher Wärmeleitfähigkeit + passender Wärmeausdehnung + Gewichtsreduzierung“ erstmals realisiert hat, sind diese Materialien nach und nach zur unverzichtbaren Option für die Wärmeabfuhr der KI-Rechenleistung geworden.

Die Produkte von Yisheng New Materials konzentrieren sich hauptsächlich auf die Wärmeabfuhr von Hochleistungs-Chips. Vom Wärmesenke des Chips über das Gehäuse der Kapselung bis hin zu den Kühlmodulen des integrierten Flüssigkühlsystems bildet es eine vollständige Wärmekontrolllösung für leistungsstarke elektronische Bauelemente.

Zu den Kernprodukten gehören Diamant/Aluminium- und Diamant/Kupfer-Verbundwerkstoffe mit einer Wärmeleitfähigkeit von 550-750 W/(m·K) bzw. 750-980 W/(m·K). Ihre umfassende Leistung übertrifft bereits die international konkurrierenden Produkte wie das von Sumitomo Electric Industries aus Japan.

Kernproduktmatrix (Bildquelle / Unternehmen)

Aber die wichtigste Barriere von Yisheng New Materials liegt nicht im Labor, sondern im Ingenieurbereich. In der Branche ist allgemein anerkannt, dass die Schwierigkeit der Industrialisierung von Diamant-Kupfer-Verbundwerkstoffen in der „Formgebung“ liegt. Da der sehr harte Diamant in der sehr weichen Kupfermatrix eingebettet ist, werden die Diamantpartikel beim mechanischen Schneiden aus der Matrix „herausgegraben“, was die Formgenauigkeit nicht erreichen lässt und die Schneidwerkzeuge stark beschädigt.

Yisheng New Materials hat die einzigartige Nah-Nettoform-Technik erfunden, die die präzise Formgebung komplexer Bauteile in einem Schritt ohne Nachbearbeitung realisieren kann. Wu Gaohui erklärte, dass das Unternehmen die komplexen Teile von optischen Modulen bereits vor einigen Jahren in einem Schritt hergestellt habe. „Das ist unsere einzigartige Technik und auch unser tiefster Wettbewerbsvorteil“.

Im Fertigungsbereich verwendet Yisheng New Materials die selbst entwickelte Flüssigphasen-Druckinfiltrationstechnik und entsprechende Geräte. Im Gegensatz zum in der Branche vorherrschenden Pulvermetallurgie-Verfahren wird das flüssige Metall unter Druck in die Zwischenräume des Diamant-Preformkörpers infiltriert, wodurch Probleme wie die Dichte und Grenzflächenreaktion gelöst werden. Die jährliche Produktionskapazität des Unternehmens hat bereits mehr als 10 Millionen Stücke erreicht.

Was die Anwendung betrifft, folgt Yisheng New Materials dem objektiven Entwicklungsgesetz der Materialindustrialisierung und hat einen zweirädrigen Antriebsweg beschritten, bei dem „der militärische Bereich vorangeht und der zivile Bereich folgt“. Die Luft- und Raumfahrtverteidigung ist derzeit noch der Kern-Grundbereich des Unternehmens. Seine Produkte wurden in mehr als 20 Satelliten angewendet. Es ist derzeit das einzige Unternehmen in China, das eine Reihe von luftraumtauglichen Diamant/Aluminium-Verbundwerkstoffen anbieten kann, und deckt Kernanwendungsbereiche wie Radar-T/R-Module, leistungsstarke Bauelemente und bordcomputer für Raketen ab.

In dem von Wu Gaohui vor zehn Jahren geleiteten chinesischen „Entwicklungsfahrplan für metallmatrix-Verbundwerkstoffe“ gab es eine Einschätzung zur Anwendung auf dem zivilen Markt. Jetzt zeigt sich, dass der Ausbruch des zivilen Marktes mehrere Jahre früher als erwartet stattfindet. Das Unternehmen hat bereits in Bereichen wie Elektroautos, KI-Rechenzentren, Hochleistungs-Chips, 5G/6G-Kommunikation und optischen Modulen Layouts vorgenommen.

Im Folgenden finden Sie Auszüge aus dem Gespräch zwischen Hard Krypton und Wu Gaohui, dem Gründer von Yisheng New Materials (redigiert):

Hard Krypton: Der Bereich der Wärmekontrollmaterialien wurde in der Vergangenheit kaum beachtet. Warum ist er in den letzten Jahren plötzlich populär geworden?

Wu Gaohui: Früher hatten Galliumarsenid-Chips einen niedrigen Leistungsverbrauch, was mit herkömmlichen Materialien bewältigt werden konnte. Jetzt beginnen Leistungsbauelemente, Galliumnitrid-Chips zu verwenden, deren Wärmeentwicklung 3- bis 5-mal höher ist. Je höher die Integrationsdichte ist, desto größer ist die Wärmeentwicklung. Ein einzelner NVIDIA-Chip mit der Größe eines Fingernagels kann 3000 W erreichen und sehr viel Wärme erzeugen. Wenn die Temperatur des Chips um jeweils 1 °C steigt, sinkt seine Zuverlässigkeit um 5 %. Wenn die Wärme nicht kontrolliert werden kann, kann die Rechenleistung nicht gesteigert werden, was durch die physikalischen Gesetze bestimmt ist.

Wie alle wissen, ist China das Land mit der rasantesten Entwicklung der KI-Technik weltweit. Die Grundlage der KI hängt von der Rechenleistung ab, und die Nachfrage der Rechenleistungsgeräte nach Wärmekontrollmaterialien ist plötzlich sprunghaft angestiegen. Außerdem ist dieser Trend unvermeidlich. Wir haben also nicht zufällig die günstige Gelegenheit ergriffen, sondern folgen stets dem Schritt der Zeit.

Hard Krypton: Derzeit gibt es viele Unternehmen in der Branche, die Diamant-Verbundwerkstoffe herstellen. Was ist eigentlich Ihre Kernbarriere?

Wu Gaohui: Die Barriere liegt nicht in der Materialformel, sondern in der Fähigkeit zur Industrialisierung und der Zuverlässigkeit der Produkte. Gestützt auf die Plattform der Harbin Institute of Technology haben wir mehr als 20 industriell einsetzbare Verbundwerkstoffsorten entwickelt. Die Summe der Produkte ausländischer Unternehmen, die in der Literatur nachgeschlagen werden können, beträgt nur etwa 10 Sorten. Das ist unser Vorteil im Materialsystem.

Aber das Wichtigste ist die Anhäufung von Erfahrungen im Ingenieurbereich. Von der Grenzflächensteuerung bis zur Nah-Nettoform, von der Automatisierung der Geräte bis zur Konsistenz der Massenproduktion gibt es in jedem Glied mehr als zehn Jahre an Know-how. Wir haben die präzise Formgebung komplexer Bauteile in einem Schritt realisiert, und die Geräte und Verfahren sind im System festgelegt. Aber wir sind uns auch klar, dass unter der großen Verlockung des Marktes mehr als zehn inländische Diamant-Kupfer-Unternehmen innerhalb eines Jahres entstanden sind, deren Technik sich auch schnell entwickelt. Unsere Führung ist nur vorübergehend. Wir müssen ständig iterieren und aktualisieren, um die Führungsposition in diesem Bereich zu behalten.

Hard Krypton: Was ist der Unterschied zwischen den Marktlogiken der Luft- und Raumfahrt und der KI-Rechenzentren?

Wu Gaohui: In der Luft- und Raumfahrt steht „die Zuverlässigkeit an erster Stelle“. Die Produkte müssen die strengsten Prüfungen bestehen. Die Menge ist nicht groß, aber die Hürde ist extrem hoch. Wir haben mehr als zehn Jahre lang geschmiedet, bis wir das einzige Unternehmen in China wurden, das eine Reihe von luftraumtauglichen Diamant/Aluminium-Verbundwerkstoffen anbieten kann.

Bei KI-Rechenzentren stehen „Leistung und Kosten gleichermaßen im Vordergrund“. Die Menge ist sehr groß, was eine schnelle Lieferung und kontrollierbare Kosten erfordert. Das ist eine Schwäche für uns, die aus der universitären Forschung stammen. Was wir tun müssen, ist, die technischen Fähigkeiten auf Luftraum-Niveau auf den zivilen Markt zu übertragen, zu lernen, in der industriellen Umgebung zu agieren, und die Kosten durch die Erweiterung der Produktionskapazität und die Optimierung der Verfahren zu senken. Kleine Mengen an Proben für Elektroautos und Flüssigkühlprodukte werden bereits getestet, und die Ergebnisse sind sehr gut. Die beiden Märkte für Militär und Zivil setzen jeweils einen Maßstab und erweitern den Umfang, was sich gegenseitig ergänzt und von dem zweirädrigen Antrieb profitiert.

Standpunkt der Investoren:

CITIC Securities Investment erklärte: Mit dem anhaltenden Ausbruch der Nachfrage nach KI-Rechenleistung ist die hocheffiziente Wärmeabfuhr zu einem entscheidenden Engpass geworden, der die Aktualisierung der Infrastruktur für die Rechenleistung behindert. Diamant wird aufgrund seiner weit über herkömmlichen metallischen Materialien liegenden Wärmeleitfähigkeit und seiner hervorragenden physikalischen Eigenschaften zu der Kernrichtung der nächsten Generation von Wärmeabfuhrtechnik.

CITIC Securities Investment beobachtet langfristig die industriellen Investitionsmöglichkeiten für Schlüsselmaterialien in der Halbleiterbranche. Wir sind optimistisch hinsichtlich des beschleunigten Trends, dass Diamant-Verbundwerkstoffe von der technischen Validierung zur großtechnischen kommerziellen Nutzung übergehen. Wir erkennen auch die technische Anhäufung des Yisheng-Teams in der Forschung, Entwicklung und Industrialisierung von Diamant-Materialien hoch an. Wir erwarten, dass das Unternehmen die zeitliche Gelegenheit der Aktualisierung der KI-Wärmeabfuhr ergreift und die Kernmaterialunterstützung für den Aufbau der Infrastruktur für die Rechenleistung bereitstellt.

Yuanhe Puhua erklärte: Der Leistungsverbrauch der KI-Rechenleistung steigt exponentiell, und herkömmliche kupferbasierte Wärmeabfuhrmaterialien nähern sich bereits der physikalischen Grenze. Gestützt auf die 40-jährige Anhäufung von Erfahrungen des Teams von Professor Wu Gaohui im Bereich metallmatrix-Verbundwerkstoffe hat Yisheng New Materials die vollständige Kette von der Grenzflächensteuerung bis zur Nettoformgebung komplexer Bauteile im Bereich metallmatrix-Verbundwerkstoffe durchbrochen. Die technische Reife und die Fähigkeit zur Industrialisierung wurden bereits auf Kundenseite validiert. Yuanhe Puhua wird weiterhin den Bereich des Halbleiter-Wärmemanagements layouten, Yisheng New Materials bei der Erweiterung der Produktionskapazität und der Erschließung von Kunden unterstützen und die großtechnische Anwendung von inländischen hochwertigen Wärmemanagementmaterialien in Szenarien wie der KI-Chip-Kapselung und Rechenzentren fördern.

Fengyuan Investment ist der Ansicht: Angesichts der Herausforderung des Wärmemanagements von über 1400 W bei KI-Chips stößt die herkömmliche Wärmeabfuhr an die physikalische Grenze. Diamant-Kupfer-Verbundwerkstoffe erreichen den Wendepunkt der Industrialisierung, und ihre Anwendungsbereiche erweitern sich rasch von der militärischen Luft- und Raumfahrt zur Billionen-Yuan-Infrastruktur für die KI-Rechenleistung. Gestützt auf die Kernvorteile der Verfahren des Spitzenexperten Professor Wu Gaohui hat Yisheng New Materials seltene doppelte Barrieren in Technik und Geschäft gebildet. Fengyuan ist langfristig optimistisch hinsichtlich des enormen Potenzials von Yisheng, mit seiner harten technischen Stärke einen hohen kommerziellen Wert zu erschließen.

Bangsheng Capital erklärte: Wenn der Leistungsverbrauch der Chips stark ansteigt und sowohl die luftgekühlte als auch die flüssiggekühlte Wärmeabfuhr an die physikalischen Grenzen stoßen, liegt der eigentliche Engpass bei der „Nahbereich-Wärmeleitung“ auf der Chipoberfläche. Diamant/Kupfer und Diamant/Aluminium sind genau die seltenen Materialien, die dieses Glied ergänzen. Gestützt auf die mehr als 40-jährige Anhäufung des Teams von Professor Wu Gaohui an der Harbin Institute of Technology verfügt Yisheng über international bahnbrechende Techniken wie die Gasdruckinfiltration und Grenzflächensteuerung, die die Lücke bei der Lokalisierung von hochwertigen Wärmekontrollmaterialien schließen. Dadurch nimmt es in den hochkonjunkturellen Bereichen der KI-Rechenleistung und der kommerziellen Luft- und Raumfahrt eine strategische Schlüsselposition auf Materialebene ein. Wir sind fest überzeugt, dass Yisheng an der mikrometergenauen Grenzfläche zwischen Chip