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“軌道交通用3300V等級IGBT芯片研制及其應用”項目通過省科技成果鑒定
[ 編輯:admin | 時間:2013-01-05 11:40:27
| 瀏覽:1009次 | 來源:南車 | 作者: ]
12月21日，由南車時代電氣負責完成的“軌道交通用3300V等級IGBT芯片研制及其應用”項目通過省科技成果鑒定。專家組一致認為，此種IGBT芯片在芯片設計、芯片工藝和芯片封裝測試、試驗及應用考核方面符合國際最新的產品技術標準，適應國內軌道交通復雜的運營環境要求，現場裝車運營表現優異，代表軌道交通用該電壓等級IGBT器件技術的最高水平，填補了國內在該領域的空白，大大縮短了我國高壓IGBT芯片技術與國際先進水平的差距，為真正構建IGBT芯片—模塊—裝置—系統應用的完整產業鏈，實現重大民族裝備自主掌握，突破了關鍵節點，具有良好的市場前景和應用價值。
中國工程院院士劉友梅，中國電器工業協會電力電子分會秘書長肖向鋒，清華大學、同濟大學、中南大學、湖南大學教授，中科院微電子所、北京七星華創電子股份有限公司、南車株機公司專家組成鑒定委員會參加鑒定會。省科技廳、市科技局領導出席鑒定會。 公司執行執行董事兼總經理丁榮軍，南車時代電氣副總經理劉可安及項目組相關負責人參加了鑒定會。南車時代電氣功率半導體研發中心主任劉國友代表項目組就項目情況進行了全面、深入的介紹。 鑒定會上，鑒定專家們表示，軌道交通用3300V等級IGBT芯片的研制及其應用標志著中國南車成為國內唯一一家自主掌握集IGBT芯片研發、模塊封裝、系統應用于一體的企業，扭轉了我國軌道交通用高壓IGBT芯片技術長期進口的困境，推動IGBT這一民族核心裝備技術在我國的產業化發展，真正掌握了“中國芯”這一關鍵核心技術。專家建議依托該項目成果盡快形成系列化產品，并推廣應用到其他領域。 IGBT是功率半導體器件第三次技術革命的代表性產品，由雙極型三極管和絕緣柵型場效應管組成的復合全控型電壓驅動式器件，具有驅動容易、控制簡單、開關頻率高、導通電壓低、通態電流大、損耗小等特點。它輸出較小的功率就能控制高電壓和大電流，并且能夠根據實際需求進行變化，采用IGBT進行功率變換，能夠提高用電效率和質量，節能效果十分明顯，在家電領域，可比普通的變頻家電節電30%，在軌道交通、智能電網、航空航天、船舶驅動、新能源裝備等行業采用IGBT的大型功率變流裝置，節電和節能效果也十分明顯。因此IGBT被稱為功率變流產品的“CPU”、“綠色經濟之核”。據介紹，作為軌道交通牽引主流器件，3300伏等級的IGBT器件在大功率電力機車、城市軌道交通領域具有廣泛的應用前景，預計未來十年中國軌道交通牽引市場每年對3300伏等級的IGBT模塊需求量為10到20萬只/年，市場前景非常可觀。 IGBT系統技術分為IGBT芯片技術、模塊封裝技術及應用測試技術三大部分。其中最關鍵的是IGBT芯片技術，以7200千瓦大功率交流電力機車用IGBT為例，一塊成人巴掌大小IGBT模塊內共有36塊指甲大小的芯片，每塊芯片并聯擺放5萬個被稱作為“元胞”的電子單元。這些“元胞”相當于IGBT的“細胞”，他們能夠在百萬分之一秒的時間內實現電流的快速轉化。而要在指甲大小的芯片上均勻加工處理5萬個細如發絲的“元胞”，對原材料的品質、溫度、濕度等環境的精確控制和掌握，無異于在“針尖上繡花”，因此，IGBT芯片技術被譽為功率半導體器件技術的“哥德巴赫猜想”，誰掌握了該項技術，誰就打開了通往IGBT系統集成技術的“阿里巴巴之門”。 由于我國IGBT器件技術及產業化發展較晚，加之技術門檻難度之高、投入之大，目前中國市場的IGBT產品基本依賴進口，國內有數家從事中小功率IGBT產品組裝企業，且未形成產業規模，在大功率IGBT模塊封裝技術上，也只有包括中國南車在內的少數企業掌握了該項技術，而在高壓IGBT芯片技術及后期系統運用上，國內僅有中國南車獨家掌握。中國南車也因此成為國內唯一一家全面掌握IGBT芯片技術研發、模塊封裝測試和系統應用的企業。 早在2008年，公司利用跨國產業并購，成功收購英國丹尼克斯半導體公司，掌握成熟的IGBT設計、制造和檢測技術，并在國內率先建成第一條IGBT模塊封裝線。兩年后，又在英國成立功率半導體海外研發中心，形成近40人的專家團隊，專注IGBT芯片、碳化硅等高端技術的研發與應用。同時，中國南車在株洲投入14億元，建設國內第一條8英寸的IGBT芯片生產基地。基地設計年生產12萬片8英寸IGBT芯片和100萬只IGBT模塊。通過上述舉措，在國家“高壓IGBT元件研制”等重大專項政策支持下，公司在IGBT技術獲得長足的進步，掌握電壓等級從1200伏到6500伏不等的5種IGBT芯片及模塊封裝、測試、應用技術。并已成功在國內城市軌道車輛、大功率交流傳動電力機車上實現裝車運營，其表現與同功率等級國外產品處于同等水平。 
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