作者:刘亚鹏 曹婷 成舸 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2013-12-27 23:31:04
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我国自主研发超级IGBT芯片及其模块首次亮相
 
(科学网 刘亚鹏 曹婷 成舸报道) 12月27日,记者从中国南车株洲所举办的“高压高功率密度IGBT(中文名为‘绝缘栅双极型晶体管’)芯片及其模块研究开发” 项目鉴定会上获悉,由该公司研制的国内唯一一款最大电压等级、最高功率密度的6500伏高压IGBT芯片及其模块首次向外界亮相,打破了此前也是由该公司自主研制的3300伏高端IGBT芯片电压等级和功率密度的记录,项目成果总体技术处于国际领先水平,代表我国功率半导体器件行业IGBT技术的最高水平。
 
此次鉴定会也同时展示了中国南车株洲所“IGBT家族”的“超强阵容”,比如1500安/3300伏、1200安/4500伏、750安/6500伏等不同规格的IGBT芯片及模块产品,均代表行业最高水水平,显示了该公司在IGBT器件成套技术特别是难度极高的高压高功率密度IGBT器件技术上的超强实力。
 
鉴定会的专家,也聚集了我国电力电子行业的知名专家,来自中国科学院、中国工程院的四位院士以及来自中科院微电子所、南京大学、中南大学等高等院所的权威专家一致认为:中国南车株洲所研制的高压高功率密度IGBT系列器件具有耐压高、电流大,功率损耗低、动态性能好等诸多优点,经历了严苛的性能测试和试验考核,而且具有在轨道交通、柔性直流输电等重大工程项目的实际应用业绩,其成果总体技术处于国际领先水平、填补了国内行业空白,实现了我国在高端IGBT技术领域与国际先进水平接轨,具有重大战略意义。
 
近年来,随着IGBT芯片设计与工艺技术的不断进步,模块封装理念及材料的不断革新以及市场强大的需求, 3300伏电压等级及以上的高压IGBT正在向更高功率密度、更高工作频率、更高工作温度和更高可靠性方向发展,引领着当前IGBT技术的可持续发展。
 
高压高功率密度的IGBT应用领域从传统的电力、机械、矿冶到4C产业,扩大到轨道交通、柔性直流输电、航空航天、新能源装备以及特种装备等战略性新兴产业,在推动国家节能减排、传统产业转型升级、装备制造水平提升、国防现代化与科技化以及民众生活质量等方面具有重大的战略价值和经济价值,是现代功率变流装置的“心脏”和绿色高端产业的“核芯”。
 
目前,中国已成为世界上IGBT产品最大的消费市场,以高速动车组、大功率机车、新能源装备、电网为龙头的国内变频产业年IGBT需求量超过50亿元,而且每年以15%以上速度增长。随着国家产业结构转型和升级,以及战略性新兴产业的发展,高压高功率密度IGBT将具有非常广阔的应用空间。
 
此前,高压高功率密度IGBT技术几乎全部被国外少数几家企业垄断,国内还是一片空白,使得我国战略性新兴产业和影响国民经济命脉的关键产业发展在很大程度上受制于人。
 
从2011年开始,中国南车株洲所通过全球性的战略布局,吸纳国际优势研发资源,对该项高端技术进行自主攻关,终于在去年12月份开发出国内首款从芯片到模块完全自主化的3300伏等级的IGBT芯片,并在此基础上,又成功研制出4500伏、6500V高功率密度IGBT芯片及模块,初步形成了IGBT器件技术的完整产品型谱。
 
此次项目负责人,该公司IGBT事业部总经理刘国友向记者介绍,中国南车株洲所在IGBT项目上总投资超过20亿元,目前该公司有近百位来自全球的顶尖专家从事IGBT器件芯片及模块技术的研发,在IBGT芯片设计、封装测试、可靠性试验、系统应用上攻克了30多项难题,掌握该器件的成套技术,并在IGBT的规模化、专业化生产上形成完整的工艺体系,产品在国内轨道交通、柔性直流输电以及矿冶领域得到批量应用,项目已申报专利20项,获得授权发明专利2项,实用新型专利2项。
 
据了解,目前,在国内有数家从事中小功率IGBT产品组装企业,具备了低端芯片(1200伏到1700伏电压等级)研发及模块封装能力,在高压IGBT模块封装技术上,也只有包括中国南车株洲所在内的少数企业掌握了该项技术,而在关键的高压IGBT芯片技术及后期系统运用上,中国南车株洲所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。
 
中国南车株洲所作为我国电力电子器件原始创新能力的主要企业之一,从最早的轨道交通用晶闸管、GTO的研制,到新世纪开始在IGBT、IGCT等高端功率半导体器件技术的发力,走过了漫长的一段路程。“十一五”以来,在国家发改委、工信部、科技部及地方各级政府的产业专项政策支持和国内轨道交通等市场的推动下,该公司IGBT等功率半导体产业发展迅猛,2008年,成功并购知名半导体公司丹尼克斯公司,吸纳全球IGBT技术及研发资源,2009年在国内率先建成第一条IGBT模块封装线,目前该项已向国内各类市场销售IGBT产品超过6万只。2010年,该公司抓们在海外成立功率半导体研发中心,从事高压IGBT芯片技术研究和新一代IGBT器件开发,2011年启动的我国首条8英寸IGBT芯片生产线,目前也已建成试运行。届时,中国南车株洲所成为世界上仅有的几家在掌握功率半导体产品成套技术、规模化生产能力以及市场应用的企业。
 
 
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