核聚变初创公司 Helion 周四宣布，已获得 1.75 亿美元的联邦资金，用于研发和制造其发电厂所需的先进半导体及动力电子设备。此外，该公司还获得了 5000 万美元的新私人投资。
Helion 指出，目前的设备会损失约 5% 到 10% 的电力。虽然这一比例看似微小，但在像 Helion 这样的复杂系统中，这些损失会产生累积效应。“如果我们能够将损失减半，这实际上相当于将核聚变系统的输出功率翻倍。”
这笔资金将帮助 Helion 建立自动化的半导体模块、封装和测试能力，以供应目前正在建设中的第一座发电厂“猎户座”（Orion）。Helion 正争取在 2028 年的最后期限前完成该电厂的建设。
美国首条专用生产线
Helion 将在华盛顿州建成一条新的生产线，这是美国首条专门用于制造此类先进高压脉冲半导体的生产线。目前，美国的制造商尚未涉足这一领域，因此这对美国半导体产业而言是从零到一的突破。
此次资助源自拜登政府时期的《芯片法案》，旨在加强美国在半导体研究、开发和制造方面的能力。根据协议，超过 1 亿美元将用于华盛顿州的半导体和先进封装研发，约 8000 万美元将支持佛蒙特州的先进半导体工具、设计和工艺开发。
值得注意的是，GlobalFoundries 也从联邦政府获得了超过 8000 万美元的资金，用于推进硅化钼半导体的制造。尽管联邦合同可能需要数月谈判，但 Helion 表示，这将有助于提高后续发电厂的效率，从而增强其在电力市场中的竞争力。
直接能量回收与效率关键
半导体效率是 Helion 核聚变方法的核心。与传统利用聚变反应加热蒸汽驱动涡轮机的方法不同，Helion 采用直接从核聚变反应中收集电力的方式。
该公司正在开发一种被称为“反向场配置”的反应堆。聚变燃料被注入到一个类似沙漏结构的容器两端，加热形成等离子体。随后，磁场将等离子体相互加速，当它们碰撞时，另一个磁场进一步压缩球体，使温度超过 1 亿摄氏度。
在这种极端条件下，原子开始融合并释放能量。这种力推向磁场，磁铁和电容器将能量捕获并转化为电力，原理类似于混合动力汽车或电动汽车利用电动机为电池充电。
对于任何希望实现商业可行性的核聚变电站而言，高效的电力电子器件至关重要。Helion 强调，其技术的重要组成部分允许以极高的效率直接回收电力，而新资金的目标是将这一效率提升到新的水平。
跨行业应用潜力
除了能源行业，先进的功率电子产品也在电动汽车领域得到广泛应用。消费电子产品同样可能受益，尽管其对尺寸和电力需求的要求低于 Helion 的应用场景。
国防工业也被视为潜在受益者。随着无人机大量涌入战场并对现有防空武器构成挑战，商务部半导体投资和创新负责人 Bill Frauenhofer 在新闻稿中表示，该奖项将有助于“转换并为国防、电网传输和先进能源生产中的关键应用提供电力”。
尽管存在国防合同的潜力，Helion 首席科学家凯特利（Kirtley）表示，公司仍将专注于向电网供电。他强调：“国内能源供应、国家安全以及通过能源主导地位实现的能源安全是我们的主要重点。”
