中國南車：大功率半導體國產化“三部曲”

    日前，我國首條8英寸IGBT芯片生產線在株洲正式投產。 IGBT，學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體器件之一。在電能系統，其地位相當于計算機世界中的“CPU”。

    當前我國IGBT產品整體發展處于起步階段，株洲所是我國唯一全面掌握IGBT從芯片設計—模塊封裝—組件—應用全套技術的企業，也是唯一建立了1200伏及以上高等級功率IGBT技術及模塊技術完善的產品體系的企業。

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

    “并購曲”：資本運作與技術創新完美之作

    2008年10月31日，中國功率半導體產業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體公司75%的股權。

    丹尼克斯公司是世界上少數的集設計、研發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芯片設計、制造、模塊封裝的完整全套技術，是中國南車所看中的，盡管這條技術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用技術市場與資金，恰恰是株洲所的優勢所在。

    這樣“雙贏”的并購，可稱“天作之合”。此為株洲所執行董事、總經理丁榮軍感慨之言，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等完整的產品結構，并為國內外電力電子裝置制造企業提供大功率半導體器件全套解決方案。

    “通過資本運作與技術創新，成功實現了IGBT模塊的國產化，改變了我國IGBT技術及變流器產品長期受制于人的被動局面。”行業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全生產線生產出的產品能在中國“服水土”，滿足我國軌道交通的應用，株洲所付出了很大的努力，就在這條舊生產線的基礎上，公司自主研發并組建了新的6英寸IGBT全生產線。

    “蓄力曲”：海外研發助推技術更上層樓

    并購丹尼克斯半導體公司，為中國南車實現IGBT技術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和人才資源，加速中國南車IGBT技術及產業化進程，2010年，公司在英國組建起功率半導體器件海外研發中心。

    中心成立僅短短兩年內，實現了技術和工藝的全面升級；優化改進了1700V、3300V和6500V系列產品；新開發出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、模塊技術創新體系。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、智能電網等高端應用領域的需要，并且實現IGBT制造技術從6英寸到8英寸的跨越。

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

    “跨越曲”：構建全球第二條8英寸IGBT芯片生產線

    從最初引進技術，到現在完全自主開發，中國南車大功率半導體器件的國產化之路，僅僅用了五年。五年，株洲所在IGBT芯片設計、封裝測試、可靠性試驗、系統應用上，攻克了30多項難題，產品在國內軌道交通、柔性直流輸電以及礦冶領域得到批量應用。

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

    南車時代電氣IGBT事業部總經理劉國友介紹，株洲所8英寸IGBT生產線技術，已全面跨越于丹尼克斯公司的原有技術。與目前全球的翹楚企業相較，株洲所在此項技術上擁有著更高的技術起點，與后發優勢，完全可集成全球最先進的技術成就于公司現有的生產線。

    創新，還在縱深發展。如今，株洲所又與中國科學院微電子研究所聯合組建了新型電力電子器件研發中心，開展了以SiC為基礎材料的新型電力電子器件技術與產業化的全面研究。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。并還將與國內其他單位及相關科研院所一道，展開“SiC電力電子器件集成制造技術研發與產業化”、“6英寸SiC單晶材料研發與產業化及其在大功率IGBT等器件中的應用”兩大課題的新研究。<