聚变初创公司Helion周四表示，已获得1.75亿美元联邦资金，用于研究、开发并制造面向其聚变电站的先进半导体和电力电子器件。

目前，这些器件在电流通过时会损失约5%至10%的电力。虽然这一损耗看起来不大，但在Helion这样复杂的系统中，这些损失会不断累积。

“如果我们能把这种损耗减半，那实际上就相当于把聚变系统的功率输出翻倍，”Helion联合创始人兼首席执行官David Kirtley对TechCrunch表示。

Helion一直在加紧完成其首座电站Orion，以赶上2028年向微软电网供电的期限。此次获批资金将帮助Helion建设自动化的半导体模块、封装和测试产能，为正在建设中的聚变装置供货。

这条将在华盛顿州建设的新生产线，将成为美国首个生产这类半导体的工厂。这类半导体不仅用于聚变发电，也用于制造业、废水处理、医疗和国防。

“目前美国没有制造商在做这件事，”Kirtley说，“这绝对是在美国实现从零到一百的关键，使先进的、高压和脉冲半导体真正落地。”

新一轮融资

这笔为期三年的拨款由美国商务部根据《芯片法案》发放。该法案是拜登时期推出的法律，旨在加强美国的半导体模块研究、开发和制造。除联邦资金外，Helion还宣布获得一笔新的5000万美元私人投资，但未披露投资者身份。迄今为止，Helion累计融资已超过32亿美元，使其成为融资规模第二大的聚变初创公司。

其中，超过1亿美元将用于华盛顿州的半导体和先进封装研发；另约8000万美元将支持佛蒙特州的研发工作，用于先进半导体工具、设计和工艺开发，并与GlobalFoundries合作，Kirtley对TechCrunch表示。另据称，GlobalFoundries已从联邦政府获得超过8000万美元，用于推进氮化镓半导体的制造，这类半导体广泛用于电力电子。

Kirtley承认，这笔拨款支持的研发不会赶上Orion的首发时间——联邦合同的谈判可能需要数月——但他表示，这些工作有望提升后续Helion电站的效率，从而增强其在竞争激烈的电力市场中的竞争力。

效率至关重要

半导体效率是Helion聚变路线的关键。该公司并不是先把聚变反应产生的能量转化为蒸汽、再推动涡轮发电，而是直接从聚变反应中回收电力。

这家初创公司正在开发一种名为场反转构型的反应堆。聚变燃料会被注入一个类似沙漏的腔体两端，在那里被加热成等离子体。随后，等离子体会在磁场作用下相互加速。当它们碰撞时，另一个磁场会进一步压缩等离子体球体，将温度提升到超过1亿摄氏度。

在这样的温度和压力下，聚变燃料中的原子开始融合，并在这一过程中释放能量，同时把等离子体向外推。这个力会顶住磁场，而这些能量会被磁体和电容器捕获并转化为电力——可以把它理解为混合动力车或电动车利用电机减速来给电池充电的方式。

Helion表示，这种被称为直接能量转换的方法，将帮助未来的反应堆产生比自身运行所需更多的电力，这是任何聚变电站要实现商业可行性都必须达到的里程碑。高效电力电子器件是这一过程的关键部分。

“我们技术中一个关键的使能部分，就是让我们能够实现这种直接电力回收——以很高效率把电力输入聚变，并以很高速度回收——那就是现代半导体，”Kirtley说，“我们会把这项能力提升到新的水平，提高效率。”

先进电力电子器件的影响并不只限于能源行业。电动车是目前最广泛的应用场景。消费电子也可能受益，不过在那里的尺寸和功率需求都低于Helion的需求。

国防行业也可能成为另一受益方。随着无人机在战场上成群出现并压倒现有防空武器，定向能武器重新受到关注。美国商务部负责半导体投资与创新的Bill Frauenhofer在一份新闻稿中承认，这笔拨款将有助于“将电力转换并输送到国防、电网传输和先进能源发电等关键应用”。

尽管国防合同存在潜在机会，Kirtley表示Helion仍专注于把电力送上电网。“国内能源供应、通过能源主导地位实现国家安全，以及能源安全——这才是我们的主要重点，”他说。