適應新常態 謀求新發展

【中玻網】今年6月，被業界認為現代變流工業“皇冠上的明珠”的關鍵技術在中國南車(601766,股吧)取得產業化打破：國內首條8英寸IGBT有經驗芯片線投產，這也是世界上第二條8英寸IGBT有經驗芯片線。該生產線投產，打破了國外公司在高等IGBT芯片技術上的壟斷，對于保障國民經濟安全、推動兩型社會建設具有重大戰略意義。

　　
　　公司外景

　　功率半導體技術與微電子技術是半導體技術的兩個重要分支，前者主要應用于大功率電力驅動設備中，比如船舶、高壓電網以及軌道交通車輛，后者主要應用信息電子產業，比如電腦、通信設備，IGBT則是電力電子器件中技術較為先進，應用較為廣泛的第三代器件，與微電子技術中芯片（通常所說的CPU）技術相比，IGBT芯片技術具有同等戰略地位，如果前者是信息電子產業領域的“中樞神經系統”，后者則是電力電子行業中的“心臟”和“大腦”，控制并提供大功率的電力設備電能變換，有效提升設備的能源利用效率、自動化和智能化水平，所以，它也是節能減排產業中不可或缺的關鍵技術。
　　　　
　　初步估算，如果將IGBT等電力電子技術應用到全國20%的電機中，可以使其電能使用效率提高15%-30%，每年可節約用電2000億千瓦時，相當于2個三峽電站的年發電量。
　　
　　掌握IGBT研制技術，是高等制造的重要標志
　　
　　IGBT技術的研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和高等制造業水平的重要標志，其包括芯片、模塊、封裝、檢驗和應用等多項技術，其中芯片技術含量較高。
　　
　　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絲，但其內部包含了6萬個以上稱之為“元胞”的基本單元。要在如此“狹窄”的硅片上設計出高達數萬個并聯排列的元胞，而且保證能夠承受高達數千伏高電壓，可見其設計技術難度之高。
　　
　　芯片的生產工藝難度也很大。據了解，一條芯片生產線工序多達200余道，生產周期長達6-8周，對生產環境的要求苛刻。核心生產區域的凈化等級要求每立方米內，直徑超過0.1微米的塵埃粒子數不能超過10個，且一年四季要保持恒溫恒濕，以滿足業內規定芯片高達30年的使用壽命要求。可以說，任何一個工序稍有不慎都會影響芯片的長期可靠性。
　　
　　IGBT應用，小到日常生活，大至國防安全
　　
　　從應用的角度來說，由IGBT芯片組成的IGBT器件、模塊、組件以及系統裝置有著廣闊的應用范圍，小到我們日常所見的空調、洗衣機等家用電器，大到軌道交通、智能電網、航空航天、船舶驅動、新能源、電動汽車等高等產業，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濟安全、國防安全等戰略性產業領域，高功率等級的IGBT尤為關鍵。在某種程度上，該技術成為衡量一個國家的技術水平和制造能力的重要指標之一，成為國家掌握核心技術，不受制于人的“大國重器”。
　　
　　另一方面，隨著國民經濟的快速發展，我國對IGBT等先進電力電子器件產品的需求量日益加大、應用領域不斷擴張，初步估計，到2020年，大部分國家電力電子器件總容量將達到300億美金，而且每年的增長率超過16%，行業數據顯示，我國現已成為大部分國家非常大的電力電子器件消費市場，僅IGBT產品在國內的市場需求規模就已超過100億元。相關人士預計，隨著國家產業結構調整，戰略性新興產業的發展，作為這些產業核心的IGBT產品，未來十年將會保持25%以上的年復合增長速度。
　　
　　更重要的是，IGBT作為電力電子技術的主流器件，其對電力裝置的產業拉動作用為1:10，而電力裝置對電力整套應用系統的拉動作用為1:10。從全產業鏈來看，IGBT及其應用產業鏈價值高達萬億元。而且，它還涉及到電子材料（比如硅片）、電工材料、陶瓷結構件、散熱器等相關配套產業，具有較強的產業拉動作用。

　　南車株洲所，打破國外技術壟斷
　　
　　我國相關部門始終高度重視IGBT等電力電子器件的技術研發和產業化。為了解決電力電子器件國產化的瓶頸，早在1996年，當時的國家計委就把發展IGBT芯片及模塊產業化作為要點項目。近年來更頻頻出臺政策支持IGBT國產化項目，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技術的研制與產業化列為重大課題。

　　
　　南車株洲所IGBT芯片生產現場