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中國南車株洲所研制的高壓高功率密度IGBT系列器件具有耐壓高、電流大、功率損耗低、動(dòng)態(tài)性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),經(jīng)歷了嚴(yán)苛的性能測試和試驗(yàn)考核,而且具有在軌道交通、柔性直流輸電等重大工程項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用業(yè)績,其成果總體技術(shù)處于水平、*了國內(nèi)行業(yè)空白,實(shí)現(xiàn)了我國在IGBT技術(shù)領(lǐng)域與*水平接軌,具有重大戰(zhàn)略意義。
據(jù)悉,高壓高功率密度的IGBT應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的電力、機(jī)械、礦冶到4C產(chǎn)業(yè),擴(kuò)大到軌道交通、柔性直流輸電、航空航天、新能源裝備以及特種裝備等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在推動(dòng)國家節(jié)能減排、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、裝備制造水平提升、國防現(xiàn)代化與科技化以及民眾生活質(zhì)量等方面具有重大的戰(zhàn)略價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,是現(xiàn)代功率變流裝置的“心臟”和綠色產(chǎn)業(yè)的“核芯”。
近年來,隨著IGBT芯片設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步,模塊封裝理念及材料的不斷革新以及市場強(qiáng)大的需求,3300伏電壓等級(jí)及以上的高壓IGBT正在向更高功率密度、更高工作頻率、更高工作溫度和更高可靠性方向發(fā)展,著當(dāng)前IGBT技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。
此前,高壓高功率密度IGBT技術(shù)幾乎全部被國外少數(shù)幾家企業(yè)壟斷,國內(nèi)還是一片空白,使得我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和影響國民經(jīng)濟(jì)命脈的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)發(fā)展在很大程度上受制于人。從2011年開始,中國南車株洲所通過性的戰(zhàn)略布局,吸納優(yōu)勢研發(fā)資源,對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行自主攻關(guān),終于在去年12月份開發(fā)出國內(nèi)從芯片到模塊*自主化的3300伏等級(jí)的IGBT芯片,并在此基礎(chǔ)上,又成功研制出4500伏、6500伏高功率密度IGBT芯片及模塊,初步形成了IGBT器件技術(shù)的完整產(chǎn)品型譜。
此次項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,該公司IGBT事業(yè)部總劉國友向記者介紹,中國南車株洲所在IGBT項(xiàng)目上總投資超過20億元,目前該公司有近百位專家從事IGBT器件芯片及模塊技術(shù)的研發(fā),在IGBT芯片設(shè)計(jì)、封裝測試、可靠性試驗(yàn)、系統(tǒng)應(yīng)用上攻克了30多項(xiàng)難題,掌握該器件的成套技術(shù),并在IGBT的規(guī)?;?、專業(yè)化生產(chǎn)上形成完整的工藝體系,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,項(xiàng)目已申報(bào)20項(xiàng),獲得*發(fā)明兩項(xiàng),實(shí)用新型兩項(xiàng)。
發(fā)展前景廣闊
目前,中國已成為世界上IGBT產(chǎn)品zui大的消費(fèi)市場,以高速動(dòng)車組、大功率機(jī)車、新能源裝備、電網(wǎng)為的國內(nèi)變頻產(chǎn)業(yè)年IGBT需求量超過50億元,而且每年以15%以上速度增長。隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和升級(jí),以及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,高壓高功率密度IGBT將具有非常廣闊的應(yīng)用空間。
正是鑒于IGBT的重要地位,中國北車、中國南車兩大行業(yè)*都非常重視對其的國產(chǎn)化。2008年,中國南車并購半導(dǎo)體公司丹尼克斯公司,吸納IGBT技術(shù)及研發(fā)資源,2009年在國內(nèi)建成*條IGBT模塊封裝線,目前已向國內(nèi)各類市場銷售IGBT產(chǎn)品超過6萬只。2010年,該公司在海外成立功率半導(dǎo)體研發(fā)中心,從事高壓IGBT芯片技術(shù)研究和新一代IGBT器件開發(fā),2011年啟動(dòng)的我國首條8英寸IGBT芯片生產(chǎn)線,目前也已建成試運(yùn)行。
與中國南車通過收購海外公司獲得了IGBT技術(shù)不同的是,中國北車一直在進(jìn)行*的自主研發(fā),中國北車IGBT器件封裝生產(chǎn)線zui早于2010年10月投產(chǎn)。2013年8月,公司成功向瑞士ABB公司交付45套大功率IGBT產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了中國大功率IGBT產(chǎn)品進(jìn)軍市場的零突破。2013年底,西安永電公司產(chǎn)能將達(dá)到焊接型和壓接型IGBT模塊30萬只、智能IGBT模塊400萬只,滿足國內(nèi)市場對IGBT器件的需求。
現(xiàn)在,我國不僅具備了低端芯片(1200伏到1700伏電壓等級(jí))研發(fā)及模塊封裝能力,在高壓IGBT模塊封裝技術(shù)上,也有少數(shù)企業(yè)掌握了該項(xiàng)技術(shù),而在關(guān)鍵的高壓IGBT芯片技術(shù)及后期系統(tǒng)運(yùn)用上,中國南車此次也順利完成了突破,整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景將會(huì)十分廣闊。
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