⑴ 中车株洲所IGBT打破强国垄断 “中国芯”是怎样炼成的
“不能总是追赶别人,我们要超越”
高铁驰骋,横贯东西,离不开一个关键器件:,中文名为绝缘栅双极型晶体管。形象地说,IGBT就是一个控制电能的非常厉害的高级开关。
在为机车提供持续动力的牵引电传动系统中,有一块巴掌大小的IGBT模块,它把控着机车自动控制和功率变换的“命脉”。
7月7日,记者来到中车株洲电力机车研究所有限公司(简称“中车株洲所”),近距离接触这项被誉为“皇冠上的明珠”的轨道交通关键技术。
“这就是用在中国高铁上的8英寸IGBT芯片,由我们自主研发,拥有完全知识产权。”中车株洲所下属的中车时代电气股份有限公司半导体事业部副主任潘昭海自豪地说。
只见一个直径20厘米左右的圆盘上,排列着一个个指甲盖大小的芯片。在肉眼看不到的芯片内部,5万个被称作“元胞”的电子单元,让电流能够在百万分之一秒的时间内实现快速转换,从而获得牵引整列高速动车组前行的稳定电力。
中车株洲所的8英寸IGBT芯片生产线,为国内首条、世界第二条,具备年产12万片芯片、100万只模块的产能,彻底打破了高端IGBT芯片技术被国外垄断数十年的局面。
鲜为人知的是,这条8英寸IGBT芯片生产线来之不易。
2006年,中车株洲所开始谋划IGBT技术的研究与产品的突破。国家也将IGBT器件技术作为重大专项课题,加大研发力度,但进展缓慢。
2007年,机会来了。英国丹尼克斯半导体公司是世界上最早进行IGBT技术研发的厂家,因为金融危机陷入困境。2008年10月31日,中车时代电气股份有限公司成功收购英国丹尼克斯半导体公司75%的股权;随后,投入巨资,将丹尼克斯的4英寸IGBT生产线升级为6英寸生产线。
并购丹尼克斯,目的是实现IGBT的自主国产化。此时,中车株洲所内部出现了两种不同的声音:一种坚持原封不动地将丹尼克斯6英寸IGBT生产线复制到国内,尽快实现产业化;一种则认为应该升级技术,建设一条比丹尼克斯基地更为先进的8英寸IGBT生产线。
“大部分人都认为建设8英寸IGBT生产线的风险很大,主张原封不动地将6英寸生产线搬过来。”中车时代电气股份有限公司副总工程师刘国友说。
“不能总是追赶别人,我们要超越。”中国工程院院士、中车株洲电力机车研究所有限公司党委书记、董事长丁荣军力排众议,提出基于丹尼克斯的技术,应该充分吸收IGBT的创新发展成果,果断拍板建设8英寸IGBT生产线。
从一片空白到世界一流,创新之路越走越宽
从6英寸到8英寸,当时在全球范围内都是历史性的跨越,中车株洲所没有现成的技术、经验可供复制、借鉴,只有艰难的摸索。
走技术引进与合作之路,中车株洲所在英国成立功率半导体研发中心,同时派出国内技术人员,集中开发新一代IGBT芯片技术、新一代高功率密度IGBT模块技术和下一代碳化硅功率器件技术等前沿基础技术。
“通过吸收、消化、再转化,用时6年逐步完成了8英寸生产线的设计与建设。”中车时代电气股份有限公司半导体事业部副主任潘昭海回忆,每次工艺提出需求,设备部门进行单机采购,采购回来后进行短流程实验,短流程再慢慢串联成长流程,反复实验,不断经历失败与取舍,才一步步走向生产线的全线拉通,并最终全面掌握从IGBT芯片、模块、组件到应用的全套技术。
2014年6月,由中车株洲所自主研制的8英寸IGBT芯片成功下线。如今,高功率密度3300V、1700V等系列IGBT实现量产并在轨道交通领域批量应用,各项参数指标均达到国际先进水平。
“这些年来,我们已经完成从650伏特到6500伏特全谱系的IGBT芯片研发。”潘昭海介绍,工艺不断提升,芯片尺寸越来越小,厚度越来越薄,加工精度也越来越高。其中,最薄的芯片仅80微米,比100微米厚度的普通打印纸还要薄。
目前,自主IGBT芯片已走出国门,出口印度、马来西亚;在俄罗斯、意大利及中欧市场也有布局,取得了小批量订单。
IGBT应用之路越走越宽。去年底,中车株洲所的IGBT模块成功进入智能电网领域。今年,中车株洲所启动技改项目,计划建设年产50万只中低压IGBT模块封装线,主要用于电动汽车领域。
■记者手记
勇于超越
在各种竞技比赛中,有的选手可能在起步时没有抢得先机,但只要掌握技巧,瞅准时机,巧妙发力,就有可能趁机超越其他选手。
我国IGBT技术积累薄弱,落后于国外,曾几乎全部依赖进口,不仅要支付昂贵的价钱购买,还只能买成品,且产品交货周期很长。
IGBT是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品,对提升一个国家电力电子装置技术水平和竞争力具有深远意义。
这样的核心关键技术,要想不被国外掣肘,就不能一味“跟跑”;要想占领国际市场,就必须实现技术超越。
正是有这样的认识高度和坚定决心,中车株洲所才会“冒险”选择新建8英寸生产线,而非保守“复制”6英寸生产线,为的就是能够一举超越。
⑵ 国内生产IGBT的厂家比价好的有哪些
江苏中科君芯,自己研发IGBT芯片,并销售IGBT芯片、单管、模块。很多成熟产品已经可以达到英飞凌的水准,且性价比高。
⑶ 中国IGBT和国外有多大差距
不是很赞同楼上意见,栅极压降对IGBT能承受短路电流大小影响不大,其能承受短路电流的大小主要由芯片本身决定,也就是由芯片加工工艺决定,不同型号的IGBT应该都会给出短路电流
⑷ 现在哪家的国产IGBT单管做得好
中国什么都好,就是电子元器件跟不上外国,不管民用和军用,都没办法跟国外的比。IGBT现在最好是用仙童,是摩洛哥的
⑸ 为什么中国做不了IGBT
本人就在这个行业,不存在中国做不了IGBT的事情,肯定能做。只不过做好需要一个过程,毕竟这版几年刚开权始做。国外做了很多年了,国外肯定优势很大,技术上也绝对领先,其实国内有一些厂家做的igbt模块质量已经不错了。芯片稳定性还是比较差,进步也是一点点积累的。
⑹ 什么是IGBT,中国成功研制出8英寸IGBT的意义
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品;封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上;
由于电子工业基础薄弱、技术门槛高等原因,我国大功率IGBT器件一度开发滞后,相关技术长期被ABB、英飞凌、三菱等国外公司控制,轨道交通用IGBT曾一度全部依赖进口。
近年来,世界范围内IGBT器件发展迅速,特别是中国发展速度最快,成为IGBT器件最大消费国。未来随着国家节能减排、加强自主创新能力等政策的引导和支持,市场的需求量逐年迅猛增长。据统计,目前我国IGBT年需求量已超过75亿元,而且每年以30%以上的速度增长。我国的技术进步和产业升级对IGBT器件有着很强的依赖性,国内IGBT市场供不应求。有关资料预测,到2020年,仅轨道交通电力牵引每年IGBT模块的市场规模不低于10亿元;此外,智能电网市场也将不低于4亿元。
中国成功研制出8英寸IGBT的意义:智能电网、高铁建设、新能源汽车以及家电节能等本土市场,更为企业的技术突破,实现IGBT的替代创造了坚实的市场基础。尤其是节能与新能源是国家发展新兴科技产业的重点,而IGBT则是节能与新能源领域核心器件,所以IGBT产业化不仅仅是市场需求,同时也是国家发展的战略需求。发改委于2010年3月19日下发红头文件:《国家发展改革委办公厅关于组织实施2010年新型电力电子器件产业化专项的通知》,其专项重点明确了以IGBT为代表的芯片和器件的设计开发及产业化、功率模块产业化。这说明国家对目前功率半导体国产化的现状已有比较深刻的认识和危机意识
⑺ IGBT,国际品牌像英飞凌,西扪康,富士,三菱,施奈德等供应的IGBT,是在国内生产呢还是从国外进口
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企业主要销售品牌
包括:英飞凌、欧派克、日本三社、IXYS艾赛斯、西门康、富
士、三菱、新电源、东芝、IR、摩托罗拉、西门子、英达、三
肯、三洋、APT、ST ABB、西码、CDE等国外知名公司生产的IGBT
可控硅、晶闸管、GTR、IPM、PIM、快恢复二极管、整流桥、电解电容、
驱动电路、MOSFET 日本欧姆龙日本光洋旋转编码器等 。
优势代理产品为大功率平板式晶闸管、可控硅、二极管、IGBT,
品牌如EUPEC、西门康、西码、三菱、ABB、三社、IR、 明纬开关电源等国外功率模块。
在国内严格按照国际标准生产:ZP型普通整流管、ZK型 快速整流管、KP型普通晶闸管、
KS型双向晶闸管、KK型快速晶闸管、KG型高频晶闸管、桥式整流器、电力模块、肖特基模块、
SF超快恢复二极管、电焊机专用模块、固态继电器、固态调压器、型材散热器等电力半导体器件。
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