【中玻網(wǎng)】今年6月，被業(yè)界認(rèn)為現(xiàn)代變流工業(yè)“皇冠上的明珠”的關(guān)鍵技術(shù)在中國南車(601766,股吧)取得產(chǎn)業(yè)化打破：國內(nèi)首條8英寸IGBT有經(jīng)驗芯片線投產(chǎn)，這也是世界上第二條8英寸IGBT有經(jīng)驗芯片線。該生產(chǎn)線投產(chǎn)，打破了國外公司在高等IGBT芯片技術(shù)上的壟斷，對于保障國民經(jīng)濟(jì)安全、推動兩型社會建設(shè)具有重大戰(zhàn)略意義。

　　
　　公司外景

　　功率半導(dǎo)體技術(shù)與微電子技術(shù)是半導(dǎo)體技術(shù)的兩個重要分支，前者主要應(yīng)用于大功率電力驅(qū)動設(shè)備中，比如船舶、高壓電網(wǎng)以及軌道交通車輛，后者主要應(yīng)用信息電子產(chǎn)業(yè)，比如電腦、通信設(shè)備，IGBT則是電力電子器件中技術(shù)較為先進(jìn)，應(yīng)用較為廣泛的第三代器件，與微電子技術(shù)中芯片（通常所說的CPU）技術(shù)相比，IGBT芯片技術(shù)具有同等戰(zhàn)略地位，如果前者是信息電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，后者則是電力電子行業(yè)中的“心臟”和“大腦”，控制并提供大功率的電力設(shè)備電能變換，有效提升設(shè)備的能源利用效率、自動化和智能化水平，所以，它也是節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。
　　　　
　　初步估算，如果將IGBT等電力電子技術(shù)應(yīng)用到全國20%的電機(jī)中，可以使其電能使用效率提高15%-30%，每年可節(jié)約用電2000億千瓦時，相當(dāng)于2個三峽電站的年發(fā)電量。
　　
　　掌握IGBT研制技術(shù)，是高等制造的重要標(biāo)志
　　
　　IGBT技術(shù)的研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高等制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，其包括芯片、模塊、封裝、檢驗和應(yīng)用等多項技術(shù)，其中芯片技術(shù)含量較高。
　　
　　以8英寸IGBT芯片為例，其上面布滿128塊小芯片，每塊小芯片只有指甲蓋大小，厚度僅為人體兩根頭發(fā)絲，但其內(nèi)部包含了6萬個以上稱之為“元胞”的基本單元。要在如此“狹窄”的硅片上設(shè)計出高達(dá)數(shù)萬個并聯(lián)排列的元胞，而且保證能夠承受高達(dá)數(shù)千伏高電壓，可見其設(shè)計技術(shù)難度之高。
　　
　　芯片的生產(chǎn)工藝難度也很大。據(jù)了解，一條芯片生產(chǎn)線工序多達(dá)200余道，生產(chǎn)周期長達(dá)6-8周，對生產(chǎn)環(huán)境的要求苛刻。核心生產(chǎn)區(qū)域的凈化等級要求每立方米內(nèi)，直徑超過0.1微米的塵埃粒子數(shù)不能超過10個，且一年四季要保持恒溫恒濕，以滿足業(yè)內(nèi)規(guī)定芯片高達(dá)30年的使用壽命要求�？梢哉f，任何一個工序稍有不慎都會影響芯片的長期可靠性。
　　
　　IGBT應(yīng)用，小到日常生活，大至國防安全
　　
　　從應(yīng)用的角度來說，由IGBT芯片組成的IGBT器件、模塊、組件以及系統(tǒng)裝置有著廣闊的應(yīng)用范圍，小到我們?nèi)粘Ｋ姷目照{(diào)、洗衣機(jī)等家用電器，大到軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、船舶驅(qū)動、新能源、電動汽車等高等產(chǎn)業(yè)，凡是有電的地方，都可以看到IGBT的身影。特別是在涉及國家經(jīng)濟(jì)安全、國防安全等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，高功率等級的IGBT尤為關(guān)鍵。在某種程度上，該技術(shù)成為衡量一個國家的技術(shù)水平和制造能力的重要指標(biāo)之一，成為國家掌握核心技術(shù)，不受制于人的“大國重器”。
　　
　　另一方面，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對IGBT等先進(jìn)電力電子器件產(chǎn)品的需求量日益加大、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張，初步估計，到2020年，大部分國家電力電子器件總?cè)萘繉⑦_(dá)到300億美金，而且每年的增長率超過16%，行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，我國現(xiàn)已成為大部分國家非常大的電力電子器件消費(fèi)市場，僅IGBT產(chǎn)品在國內(nèi)的市場需求規(guī)模就已超過100億元。相關(guān)人士預(yù)計，隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為這些產(chǎn)業(yè)核心的IGBT產(chǎn)品，未來十年將會保持25%以上的年復(fù)合增長速度。
　　
　　更重要的是，IGBT作為電力電子技術(shù)的主流器件，其對電力裝置的產(chǎn)業(yè)拉動作用為1:10，而電力裝置對電力整套應(yīng)用系統(tǒng)的拉動作用為1:10。從全產(chǎn)業(yè)鏈來看，IGBT及其應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈價值高達(dá)萬億元。而且，它還涉及到電子材料（比如硅片）、電工材料、陶瓷結(jié)構(gòu)件、散熱器等相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)，具有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)拉動作用。

　　南車株洲所，打破國外技術(shù)壟斷
　　
　　我國相關(guān)部門始終高度重視IGBT等電力電子器件的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。為了解決電力電子器件國產(chǎn)化的瓶頸，早在1996年，當(dāng)時的國家計委就把發(fā)展IGBT芯片及模塊產(chǎn)業(yè)化作為要點(diǎn)項目。近年來更頻頻出臺政策支持IGBT國產(chǎn)化項目，國家“863”項目、國家重大科技專項等一批“國字號”科研項目紛紛將IGBT技術(shù)的研制與產(chǎn)業(yè)化列為重大課題。

　　
　　南車株洲所IGBT芯片生產(chǎn)現(xiàn)場