2014年6月20日,南车株洲所IGBT产业化基地投产,首批8英寸IGBT芯片下线,此举标志着长期被国外垄断的大功率变流装置有了“中国芯”,这也是我国首条、世界第二条8英寸IGBT生产线。目前基地具备年产12万片8英寸IGBT芯片和100万只大功率IGBT器件能力,年产值超过25亿元,彻底打破了少数发达国家在高端IGBT芯片的技术和市场垄断。
近5000平方米的高标准厂房内,配套一流的空气净化系统、温湿度控制系统、纯水处理系统……走进南车株洲所IGBT产业化基地,众多现代化的设施让人感觉这不是生产车间,更像是高标准实验室。
一块光盘大小的硅片上,整齐排列着128个指甲大小的芯片,这就是具有世界领先水平的IGBT芯片。IGBT中文全名“绝缘栅双极型晶体管”,是功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品。
南车株洲所IGBT事业部总经理刘国友说,不同功率等级的IGBT芯片有不同的尺寸大小,一般来说,功率等级越高,芯片的尺寸就会越大。以8英寸IGBT芯片来说,它在一个直径为20厘米的圆薄片上,排列有128个芯片,每个芯片的大小大约3平方厘米,相当于一个成人拇指指甲的大小。从功能上来说,这种芯片,能够在1秒钟完成一百万次开关动作,实现电流快速转化。 “IGBT应用领域广泛。”刘国友如数家珍地介绍,从传统的电力、机械、矿冶,到轨道交通、航空航天、新能源装备以及特种装备等战略性新兴产业,都有它的身影。以高铁为例,IGBT装置可以说是列车运行的“心脏”。高铁运行中,要在短时间将时速从零提升到300公里以上,反之,也需要在极短的时间内将正在高速运行的列车平稳停下来。这看似简单的加速、减速过程,相关传动设备、牵引变流器以及其他电动设备,要在短暂的时间内完成一系列复杂的高难度动作,这需要确保各种设备所需的电流、电压极为精准、可靠,在目前技术条件下,只有大功率的IGBT才能满足这一苛刻要求。在减速过程中,通过IGBT的作用,还可以将列车减速产生的能量转为电能,回馈给电网。
IGBT作用大、应用广,但这一技术长期被极少数发达国家所垄断。早些年,我国所有机车车辆用的IGBT模块全部依赖国外进口。每年,高铁、城轨、风电等产业,需要从国外采购数十亿美元的IGBT产品,采购周期长达数月甚至一年以上。“有些领域,国外根本就不卖。”刘国友说。
面对迫切的需求,2012年,IGBT成为国家产业政策重点支持和扶植的重大科技项目。为建设大功率IGBT产业化基地,南车株洲所需要引进国际一流的生产工艺,包括芯片制造、封装测试、可靠性试验等大量设备,共计进口200余台套,货值1.8亿美元。
“第一次进口如此多的设备,千头万绪,很多工作都不知从何入手。”南车株洲所物流中心采购部部长袁玉华说,2013年上半年,企业开始就设备采购全球招标、签订合同,而根据计划,当年底生产线就必须要完成调试安装,整个过程就是一场与时间赛跑的战斗。















