環(huán)能節保是當真世界的主調，而做為目前世界上最大空氣污染源——汽車(chē)行業(yè)，是全世界一直想解決的問(wèn)題。新能源汽車(chē)的出現，為未來(lái)的汽車(chē)行業(yè)指明了方向，而做為新能源汽車(chē)不可或缺的IGBT作為電能變換的關(guān)鍵部件，中國的技術(shù)目前還很薄弱。
IGBT（絕緣柵雙極晶體管）是一種復合全控型電壓驅動(dòng)式功率半導體器件，為世界公認的電力電子第三次技術(shù)革命的代表性產(chǎn)品，具有高頻率、高電壓、大電流，易于開(kāi)關(guān)等優(yōu)良性能，被業(yè)界譽(yù)為功率變流裝置的“CPU”。
IGBT能夠實(shí)現節能減排，具有很好的環(huán)境保護效益，是未來(lái)應用發(fā)展的必然方向。IGBT可廣泛應用于汽車(chē)電子、電力領(lǐng)域、消費電子、新能源等傳統和新興領(lǐng)域，市場(chǎng)前景廣闊。
IGBT具有的特性，使其非常適用于新能源汽車(chē)等戰略性新興產(chǎn)業(yè)的應用。IGBT模塊是新能源汽車(chē)電控系統和直流充電樁的核心器件；成本占到新能源整車(chē)成本的10%，占到充電樁成本的20%。政策驅動(dòng)下，我國新能源汽車(chē)及充電樁市場(chǎng)將進(jìn)入爆發(fā)期，IGBT作為其核心器件也將迎來(lái)黃金發(fā)展期，預計未來(lái)5年國內新能源汽車(chē)和充電樁市場(chǎng)將帶動(dòng)200億IGBT模塊的需求。
中國是世界最大的功率半導體市場(chǎng)，占世界市場(chǎng)的50%以上，但IGBT做為功率半導體主流器件，過(guò)去基本被國外廠(chǎng)商壟斷。歐美和日本企業(yè)憑借著(zhù)產(chǎn)品質(zhì)量好、技術(shù)領(lǐng)先，在IGBT市場(chǎng)中占據絕對優(yōu)勢地位，也是中國IGBT市場(chǎng)的主要供應商。
2008年，中國第一條高鐵—京津城際鐵路開(kāi)通，隨后又開(kāi)通了武廣高鐵等更多的高鐵線(xiàn)路，對IGBT的需求成倍增加。一個(gè)8列標準動(dòng)車(chē)組就需要152個(gè)IGBT模塊，光這個(gè)模塊的成本就將近兩百萬(wàn)元，每年中國高鐵制造需要向國外采購十萬(wàn)個(gè)以上IGBT模塊，采購資金超過(guò)12億元人民幣。
一個(gè)IGBT模塊的價(jià)格折合人民幣1.5萬(wàn)元，而且只賣(mài)成品。即使是作為中國牽引電傳動(dòng)技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)，中車(chē)株洲所也依然要每年花費數億元從國外采購IGBT產(chǎn)品。
技術(shù)和市場(chǎng)被壟斷，國外器件的采購又面臨“長(cháng)周期、高價(jià)格”。一個(gè)IGBT器件部件，采購周期長(cháng)達數月甚至半年以上，如果不改變這一局面，將不僅影響我國電力電子產(chǎn)業(yè)的持續健康快速發(fā)展，而且嚴重阻礙我國戰略性新興產(chǎn)業(yè)的長(cháng)遠發(fā)展，特別是在軌道交通牽引裝備、新能源、柔性直流輸電等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，這是一個(gè)非常尷尬的現實(shí)。
自主設計制造中國人自己的IGBT芯片，打造一條從IGBT芯片研制—模塊封裝—系統應用測試的完整IGBT產(chǎn)業(yè)鏈，成為國家和產(chǎn)業(yè)界的共同訴求。
IGBT，許多半導體圈內人士都以為就是一個(gè)分立器件，很有些瞧不上眼。然而它是目前功率電子器件技術(shù)最先進(jìn)的產(chǎn)品，其應用非常廣泛，小到電磁爐、大到飛機船舶、軌道交通、新能源汽車(chē)、智能電網(wǎng)等戰略性產(chǎn)業(yè)，被稱(chēng)為電力電子行業(yè)里的“CPU”。
半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展了30多年，集成度從微米級發(fā)展到了納米級，晶圓尺寸從3英寸做到了12英寸，我們還得回頭重新審視這個(gè)小小的分立器件。
IGBT單從器件原理上講并不是很復雜，但為什么IGBT的產(chǎn)品目前還是主要掌握在世界幾大IDM廠(chǎng)商手中。其中IGBT的垂直整合至關(guān)重要，設計、制造、封測和系統應用緊密結合是關(guān)鍵，這就迫使各個(gè)環(huán)節中有實(shí)力的企業(yè)需要加強合作，也是IGBT發(fā)展門(mén)檻較高的原因之一。
我們國家并不是不重視IGBT的開(kāi)發(fā)，早在1996年，當時(shí)的國家計委（國家發(fā)改委的前身），即把發(fā)展IGBT芯片及模塊產(chǎn)業(yè)化作為重點(diǎn)項目實(shí)施。2006年出臺的《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要（2006-2020年）》就明確提出，功率器件及模塊技術(shù)、半導體功率器件技術(shù)是未來(lái)5-15年15個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的重要技術(shù)之一?！笆晃濉焙汀笆濉逼陂g，國家也組織實(shí)施了眾多的IGBT研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，和28nm/16nm集成電路制造一樣，IGBT也被列為國家“02專(zhuān)項”的重點(diǎn)扶持項目。專(zhuān)項重點(diǎn)明確了以IGBT為代表的芯片和器件的設計開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、功率模塊產(chǎn)業(yè)化等。這一方面體現中國政府對于IGBT的重視，另一方面也說(shuō)明IGBT技術(shù)的難度。
盡管很早受到政策重視與扶持，也曾投入巨資集中進(jìn)行研發(fā)，但因為種種原因，進(jìn)展緩慢，成效不大。轉機在2008年，中車(chē)株洲所旗下的中車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司在歐洲金融危機爆發(fā)時(shí)，用不到1億元收購了丹尼克斯半導體公司75%的股權，掌握了IGBT技術(shù)基礎；隨后在英國成立功率半導體海外研發(fā)中心，在國內建成電力電子器件重點(diǎn)實(shí)驗室，培養出一支掌握IGBT核心技術(shù)的團隊。這次收購，徹底改變了我國IGBT技術(shù)及產(chǎn)業(yè)長(cháng)期受制于人的局面。
2014年6月，第一片由我國自主研制具有完全知識產(chǎn)權的8英寸IGBT芯片在中車(chē)時(shí)代電氣成功下線(xiàn)，預示著(zhù)高鐵擁有了第一顆“中國芯”。
中國IGBT產(chǎn)業(yè)在國家政策及重大項目的推動(dòng)及市場(chǎng)牽引下加快了國產(chǎn)化的進(jìn)程，目前已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈。國內廠(chǎng)商不僅實(shí)現技術(shù)突破，而且成功把國產(chǎn)化IGBT應用在新能源汽車(chē)中。
比亞迪在2008年以1.71億元資金收購寧波中緯六英寸生產(chǎn)線(xiàn)，擬在打造其汽車(chē)電子功率半導體的產(chǎn)業(yè)鏈，當時(shí)被看做是一場(chǎng)豪賭，現在看來(lái)這場(chǎng)豪賭更像是比亞迪專(zhuān)攻汽車(chē)電子交的入場(chǎng)費。
比亞迪在這條生產(chǎn)線(xiàn)上先后流片600V、1200VIGBT芯片成功后，又與上海先進(jìn)（ASMC）建立戰略聯(lián)盟，將具有自主知識產(chǎn)權的IGBT核心關(guān)鍵技術(shù)和半導體芯片制造技術(shù)進(jìn)行“強強聯(lián)合”，聯(lián)手去占領(lǐng)IGBT的高端陣地。
上海先進(jìn)在和比亞迪合作后的短短一年的時(shí)間里，就在1200V平臺上開(kāi)發(fā)成功了2個(gè)產(chǎn)品。這2個(gè)產(chǎn)品都已正式進(jìn)入了比亞迪的供應鏈。經(jīng)過(guò)二十多年來(lái)引進(jìn)和消化國外先進(jìn)技術(shù)的磨練，上海先進(jìn)在IGBT等特定半導體制造工藝領(lǐng)域處于國內領(lǐng)先地位。
同時(shí)，上海先進(jìn)是國內首家獲得歐洲汽車(chē)電子VDA6.3（A級）資質(zhì)的公司，也是國內最大的汽車(chē)電子芯片制造商和生產(chǎn)IGBT芯片最多的公司，至今已累計生產(chǎn)IGBT芯片70多萬(wàn)片。
總結：高鐵、新能源等領(lǐng)域的投資規模提振，具有自主知識產(chǎn)權、本土化的IGBT產(chǎn)業(yè)鏈也在不斷完善，我們已經(jīng)走過(guò)了IGBT研發(fā)最困難的階段，但我們應該清醒地意識到，許多IGBT產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)仍掌握在那幾家發(fā)達國家企業(yè)手中。我們還須有耐心一步一個(gè)腳印去追趕。
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