中國南車：大功率半導(dǎo)體國產(chǎn)化“三部曲”

    日前，我國首條8英寸IGBT芯片生產(chǎn)線在株洲正式投產(chǎn)。 IGBT，學(xué)名絕緣柵雙極晶體管，是全球最為先進的第三代主流功率半導(dǎo)體器件之一。在電能系統(tǒng)，其地位相當(dāng)于計算機世界中的“CPU”。

    當(dāng)前我國IGBT產(chǎn)品整體發(fā)展處于起步階段，株洲所是我國唯一全面掌握IGBT從芯片設(shè)計—模塊封裝—組件—應(yīng)用全套技術(shù)的企業(yè)，也是唯一建立了1200伏及以上高等級功率IGBT技術(shù)及模塊技術(shù)完善的產(chǎn)品體系的企業(yè)。

    這不僅得益于企業(yè)50年大功率半導(dǎo)體器件研制的歷史積淀，更歸功于它跨越大功率半導(dǎo)體國產(chǎn)化“三部曲”時的巧勁與智慧。

    “并購曲”：資本運作與技術(shù)創(chuàng)新完美之作

    2008年10月31日，中國功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具重大意義的歷史性日子，株洲所下屬子公司南車時代電氣成功收購加拿大丹尼克斯半導(dǎo)體公司75%的股權(quán)。

    丹尼克斯公司是世界上少數(shù)的集設(shè)計、研發(fā)和制造能力于一體的獨立的電力電子器件制造商之一，其擁有的一條4英寸IGBT芯片設(shè)計、制造、模塊封裝的完整全套技術(shù)，是中國南車所看中的，盡管這條技術(shù)線并不能完全滿足中國市場的需求。而丹尼克斯公司缺乏的應(yīng)用技術(shù)市場與資金，恰恰是株洲所的優(yōu)勢所在。

    這樣“雙贏”的并購，可稱“天作之合”。此為株洲所執(zhí)行董事、總經(jīng)理丁榮軍感慨之言，這起并購案，可使公司具備大功率高壓晶閘管、IGCT和大功率IGBT等完整的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并為國內(nèi)外電力電子裝置制造企業(yè)提供大功率半導(dǎo)體器件全套解決方案。

    “通過資本運作與技術(shù)創(chuàng)新，成功實現(xiàn)了IGBT模塊的國產(chǎn)化，改變了我國IGBT技術(shù)及變流器產(chǎn)品長期受制于人的被動局面�！毙袠I(yè)專家對并購案如此高度評價。此后，為使得丹尼克斯公司4英寸IGBT全生產(chǎn)線生產(chǎn)出的產(chǎn)品能在中國“服水土”，滿足我國軌道交通的應(yīng)用，株洲所付出了很大的努力，就在這條舊生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，公司自主研發(fā)并組建了新的6英寸IGBT全生產(chǎn)線。

    “蓄力曲”：海外研發(fā)助推技術(shù)更上層樓

    并購丹尼克斯半導(dǎo)體公司，為中國南車實現(xiàn)IGBT技術(shù)的突破打開了一扇窗。為了更好的吸納全球，特別是歐洲頂尖技術(shù)和人才資源，加速中國南車IGBT技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化進程，2010年，公司在英國組建起功率半導(dǎo)體器件海外研發(fā)中心。

    中心成立僅短短兩年內(nèi)，實現(xiàn)了技術(shù)和工藝的全面升級；優(yōu)化改進了1700V、3300V和6500V系列產(chǎn)品；新開發(fā)出1600A/1700V、600A/6500V、1200A/3300V等模塊以及4500V全壓接式IGBT模塊，初步支撐起了一個完整的IGBT芯片、模塊技術(shù)創(chuàng)新體系。2013年底，全面推出了世界先進水平的1500A/3300V，1200A/4500V和750A/6500V全系列高功率密度IGBT芯片與模塊，滿足了軌道交通、智能電網(wǎng)等高端應(yīng)用領(lǐng)域的需要，并且實現(xiàn)IGBT制造技術(shù)從6英寸到8英寸的跨越。

    目前，研發(fā)中心正致力于研究新一代的IGBT芯片技術(shù)、高功率密度IGBT模塊封裝技術(shù)和碳化硅功率器件。丁榮軍表示，中國南車欲將其打造為世界級的功率半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心。

    “跨越曲”：構(gòu)建全球第二條8英寸IGBT芯片生產(chǎn)線

    從最初引進技術(shù)，到現(xiàn)在完全自主開發(fā)，中國南車大功率半導(dǎo)體器件的國產(chǎn)化之路，僅僅用了五年。五年，株洲所在IGBT芯片設(shè)計、封裝測試、可靠性試驗、系統(tǒng)應(yīng)用上，攻克了30多項難題，產(chǎn)品在國內(nèi)軌道交通、柔性直流輸電以及礦冶領(lǐng)域得到批量應(yīng)用。

    與6英寸IGBT生產(chǎn)線相較，8英寸生產(chǎn)線改變了原有的芯片批量化生產(chǎn)模式，實現(xiàn)了單片生產(chǎn)模式，確保生產(chǎn)出的芯片在質(zhì)量與性能上更為優(yōu)越的同時，將單位時間的芯片產(chǎn)能足足提高一倍，材料成本則至少可降低20%。

    南車時代電氣IGBT事業(yè)部總經(jīng)理劉國友介紹，株洲所8英寸IGBT生產(chǎn)線技術(shù)，已全面跨越于丹尼克斯公司的原有技術(shù)。與目前全球的翹楚企業(yè)相較，株洲所在此項技術(shù)上擁有著更高的技術(shù)起點，與后發(fā)優(yōu)勢，完全可集成全球最先進的技術(shù)成就于公司現(xiàn)有的生產(chǎn)線。

    創(chuàng)新，還在縱深發(fā)展。如今，株洲所又與中國科學(xué)院微電子研究所聯(lián)合組建了新型電力電子器件研發(fā)中心，開展了以SiC為基礎(chǔ)材料的新型電力電子器件技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化的全面研究。目前，中心已成功研制出SiC肖特基二極管樣品，并組合封裝成混合型IGBT模塊。并還將與國內(nèi)其他單位及相關(guān)科研院所一道，展開“SiC電力電子器件集成制造技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”、“6英寸SiC單晶材料研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化及其在大功率IGBT等器件中的應(yīng)用”兩大課題的新研究。<