必不可少的功率器件“核芯”

    絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是由功率MOSFET和雙極晶體管（BJT）復(fù)合而成的一種新型半導(dǎo)體器件，它集兩者的優(yōu)點于一體，具有輸入阻抗大、驅(qū)動功率小、控制電路簡單、開關(guān)損耗小、速度快及工作頻率高等特點，成為目前最有應(yīng)用前景的電力半導(dǎo)體器件。在軌道交通、航空航天、新能源、智能電網(wǎng)、智能家電這些朝陽產(chǎn)業(yè)中，IGBT作為自動控制和功率變換的核心部件，是必不可少的功率器件“核芯”。 

    IGBT（絕緣柵雙極晶體管）并不是一個新產(chǎn)品，日本東芝1985年就開始了抗閂鎖效應(yīng)的IGBT商業(yè)化生產(chǎn)，美國IR公司在 1988年推出了系列化的IGBT產(chǎn)品。由于它的開關(guān)速度快，且沒有傳輸效率損失，立刻就引起了業(yè)界的青睞。

    近30年的發(fā)展，IGBT產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入第六代、第七代，電壓也從起初的上百伏做到了幾千伏。可是這個既“簡單”又“古老”的器件進(jìn)入我們的眼球，還源于近些年我國高速鐵路的發(fā)展。忽然間，我們發(fā)現(xiàn)可以造得了龐大的機車，卻做不了這個小小的器件。特別是用于軌道交通的高壓大功率IGBT，我們必須忍受10個月或更長的訂貨周期，去向歐洲公司訂貨。

    這是什么東西，太不可思議了！我們的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展了30多年，集成度從微米級發(fā)展到了納米級，晶圓尺寸從3英寸做到了12英寸，可還是不得不回頭重新審視這個小小的分立器件。

    其實，我們國家并不是不重視IGBT的開發(fā)，2006年出臺的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》就明確提出，功率器件及模塊技術(shù)、半導(dǎo)體功率器件技術(shù)是未來5-15年15個領(lǐng)域發(fā)展的重要技術(shù)之一。“十一五”和“十二五”期間，國家也組織實施了眾多的IGBT研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，和28nm/16nm集成電路制造一樣，IGBT也被列為國家“02專項”的重點扶持項目。

    一說起IGBT，半導(dǎo)體制造的人都以為不就是一個分立器件嘛，很有些瞧不上眼。然而它是目前功率電子器件里技術(shù)最先進(jìn)的產(chǎn)品，其應(yīng)用非常廣泛，小到電磁爐、大到飛機船舶、軌道交通、新能源汽車、智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，被稱為電力電子行業(yè)里的“CPU”。

    長期以來，該產(chǎn)品一直被歐美及日本幾家公司（IDM）壟斷，包括德國英飛凌、瑞士ABB、美國飛兆以及日本三菱、東芝、富士等公司。這些公司不僅牢牢控制著市場，還在技術(shù)上擁有著大量的專利。與國外廠商相比，我國功率半導(dǎo)體器件在器件設(shè)計，工藝和生產(chǎn)制造技術(shù)方面都有較大差距。<