“轨道交通用3300V等级IGBT芯片研制及其应用”项目通过省科技成果鉴定

       近日，由南车时代电气负责完成的“轨道交通用3300V等级IGBT芯片研制及其应用”项目通过省科技成果鉴定。专家组一致认为，此种IGBT芯片在芯片设计、芯片工艺和芯片封装测试、试验及应用考核方面符合国际最新的产品技术标准，适应国内轨道交通复杂的运营环境要求，现场装车运营表现优异，代表轨道交通用该电压等级IGBT器件技术的最高水平，填补了国内在该领域的空白，大大缩短了我国高压IGBT芯片技术与国际先进水平的差距，为真正构建IGBT芯片—模块—装置—系统应用的完整产业链，实现重大民族装备自主掌握，突破了关键节点，具有良好的市场前景和应用价值。

        中国工程院院士刘友梅，中国电器工业协会电力电子分会秘书长肖向锋，清华大学、同济大学、中南大学、湖南大学教授，中科院微电子所、北京七星华创电子股份有限公司、南车株机公司专家组成鉴定委员会参加鉴定会。省科技厅、市科技局领导出席鉴定会。

        公司执行执行董事兼总经理丁荣军，南车时代电气副总经理刘可安及项目组相关负责人参加了鉴定会。南车时代电气功率半导体研发中心主任刘国友代表项目组就项目情况进行了全面、深入的介绍。

        鉴定会上，鉴定专家们表示，轨道交通用3300V等级IGBT芯片的研制及其应用标志着中国南车成为国内唯一一家自主掌握集IGBT芯片研发、模块封装、系统应用于一体的企业，扭转了我国轨道交通用高压IGBT芯片技术长期进口的困境，推动IGBT这一民族核心装备技术在我国的产业化发展，真正掌握了“中国芯”这一关键核心技术。专家建议依托该项目成果尽快形成系列化产品，并推广应用到其他领域。

        IGBT是功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品，由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式器件，具有驱动容易、控制简单、开关频率高、导通电压低、通态电流大、损耗小等特点。它输出较小的功率就能控制高电压和大电流，并且能够根据实际需求进行变化，采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，节能效果十分明显，在家电领域，可比普通的变频家电节电30%，在轨道交通、智能电网、航空航天、船舶驱动、新能源装备等行业采用IGBT的大型功率变流装置，节电和节能效果也十分明显。因此IGBT被称为功率变流产品的“CPU”、“绿色经济之核”。据介绍，作为轨道交通牵引主流器件，3300伏等级的IGBT器件在大功率电力机车、城市轨道交通领域具有广泛的应用前景，预计未来十年中国轨道交通牵引市场每年对3300伏等级的IGBT模块需求量为10到20万只/年，市场前景非常可观。

       IGBT系统技术分为IGBT芯片技术、模块封装技术及应用测试技术三大部分。其中最关键的是IGBT芯片技术，以7200千瓦大功率交流电力机车用IGBT为例，一块成人巴掌大小IGBT模块内共有36块指甲大小的芯片，每块芯片并联摆放5万个被称作为“元胞”的电子单元。这些“元胞”相当于IGBT的“细胞”，他们能够在百万分之一秒的时间内实现电流的快速转化。而要在指甲大小的芯片上均匀加工处理5万个细如发丝的“元胞”，对原材料的品质、温度、湿度等环境的精确控制和掌握，无异于在“针尖上绣花”，因此，IGBT芯片技术被誉为功率半导体器件技术的“哥德巴赫猜想”，谁掌握了该项技术，谁就打开了通往IGBT系统集成技术的“阿里巴巴之门”。

        由于我国IGBT器件技术及产业化发展较晚，加之技术门槛难度之高、投入之大，目前中国市场的IGBT产品基本依赖进口，国内有数家从事中小功率IGBT产品组装企业，且未形成产业规模，在大功率IGBT模块封装技术上，也只有包括中国南车在内的少数企业掌握了该项技术，而在高压IGBT芯片技术及后期系统运用上，国内仅有中国南车独家掌握。中国南车也因此成为国内唯一一家全面掌握IGBT芯片技术研发、模块封装测试和系统应用的企业。

        早在2008年，公司利用跨国产业并购，成功收购英国丹尼克斯半导体公司，掌握成熟的IGBT设计、制造和检测技术，并在国内率先建成第一条IGBT模块封装线。两年后，又在英国成立功率半导体海外研发中心，形成近40人的专家团队，专注IGBT芯片、碳化硅等高端技术的研发与应用。同时，中国南车在株洲投入14亿元，建设国内第一条8英寸的IGBT芯片生产基地。基地设计年生产12万片8英寸IGBT芯片和100万只IGBT模块。通过上述举措，在国家“高压IGBT元件研制”等重大专项政策支持下，公司在IGBT技术获得长足的进步，掌握电压等级从1200伏到6500伏不等的5种IGBT芯片及模块封装、测试、应用技术。并已成功在国内城市轨道车辆、大功率交流传动电力机车上实现装车运营，其表现与同功率等级国外产品处于同等水平。