環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——汽車行業，是全世界一直想解決的問題。新能源汽車的出現，為未來的汽車行業指明了方向，而做為新能源汽車不可或缺的IGBT作為電能變換的關鍵部件，中國的技術目前還很薄弱。

 

　　IGBT（絕緣柵雙極晶體管）是一種復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，為世界公認的電力電子第三次技術革命的代表性產品，具有高頻率、高電壓、大電流，易于開關等優良性能，被業界譽為功率變流裝置的“CPU”。

 

　　IGBT能夠實現節能減排，具有很好的環境保護效益，是未來應用發展的必然方向。IGBT可廣泛應用于汽車電子、電力領域、消費電子、新能源等傳統和新興領域，市場前景廣闊。

 

　　IGBT具有的特性，使其非常適用于新能源汽車等戰略性新興產業的應用。IGBT模塊是新能源汽車電控系統和直流充電樁的核心器件；成本占到新能源整車成本的10%，占到充電樁成本的20%。政策驅動下，我國新能源汽車及充電樁市場將進入爆發期，IGBT作為其核心器件也將迎來黃金發展期，預計未來5年國內新能源汽車和充電樁市場將帶動200億IGBT模塊的需求。

 

　　中國是世界最大的功率半導體市場，占世界市場的50%以上，但IGBT做為功率半導體主流器件，過去基本被國外廠商壟斷。歐美和日本企業憑借著產品質量好、技術領先，在IGBT市場中占據絕對優勢地位，也是中國IGBT市場的主要供應商。

 

　　2008年，中國第一條高鐵—京津城際鐵路開通，隨后又開通了武廣高鐵等更多的高鐵線路，對IGBT的需求成倍增加。一個8列標準動車組就需要152個IGBT模塊，光這個模塊的成本就將近兩百萬元，每年中國高鐵制造需要向國外采購十萬個以上IGBT模塊，采購資金超過12億元人民幣。

 

　　一個IGBT模塊的價格折合人民幣1.5萬元，而且只賣成品。即使是作為中國牽引電傳動技術的領軍企業，中車株洲所也依然要每年花費數億元從國外采購IGBT產品。

 

　　技術和市場被壟斷，國外器件的采購又面臨“長周期、高價格”。一個IGBT器件部件，采購周期長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業的持續健康快速發展，而且嚴重阻礙我國戰略性新興產業的長遠發展，特別是在軌道交通牽引裝備、新能源、柔性直流輸電等產業領域，這是一個非常尷尬的現實。

 

　　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產業鏈，成為國家和產業界的共同訴求。

 

　　IGBT，許多半導體圈內人士都以為就是一個分立器件，很有些瞧不上眼。然而它是目前功率電子器件技術最先進的產品，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、智能電網等戰略性產業，被稱為電力電子行業里的“CPU”。

 

　　半導體產業發展了30多年，集成度從微米級發展到了納米級，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的產品目前還是主要掌握在世界幾大IDM廠商手中。其中IGBT的垂直整合至關重要，設計、制造、封測和系統應用緊密結合是關鍵，這就迫使各個環節中有實力的企業需要加強合作，也是IGBT發展門檻較高的原因之一。

 

　　我們國家并不是不重視IGBT的開發，早在1996年，當時的國家計委（國家發改委的前身），即把發展IGBT芯片及模塊產業化作為重點項目實施。2006年出臺的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》就明確提出，功率器件及模塊技術、半導體功率器件技術是未來5-15年15個領域發展的重要技術之一。“十一五”和“十二五”期間，國家也組織實施了眾多的IGBT研發和產業化項目，和28nm/16nm集成電路制造一樣，IGBT也被列為國家“02專項”的重點扶持項目。專項重點明確了以IGBT為代表的芯片和器件的設計開發及產業化、功率模塊產業化等。這一方面體現中國政府對于IGBT的重視，另一方面也說明IGBT技術的難度。

 

　　盡管很早受到政策重視與扶持，也曾投入巨資集中進行研發，但因為種種原因，進展緩慢，成效不大。轉機在2008年，中車株洲所旗下的中車時代電氣股份有限公司在歐洲金融危機爆發時，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技術基礎；隨后在英國成立功率半導體海外研發中心，在國內建成電力電子器件重點實驗室，培養出一支掌握IGBT核心技術的團隊。這次收購，徹底改變了我國IGBT技術及產業長期受制于人的局面。

 

　　2014年6月，第一片由我國自主研制具有完全知識產權的8英寸IGBT芯片在中車時代電氣成功下線，預示著高鐵擁有了第一顆“中國芯”。

 

　　中國IGBT產業在國家政策及重大項目的推動及市場牽引下加快了國產化的進程，目前已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整產業鏈。國內廠商不僅實現技術突破，而且成功把國產化IGBT應用在新能源汽車中。

 

　　比亞迪在2008年以1.71億元資金收購寧波中緯六英寸生產線，擬在打造其汽車電子功率半導體的產業鏈，當時被看做是一場豪賭，現在看來這場豪賭更像是比亞迪專攻汽車電子交的入場費。

 

　　比亞迪在這條生產線上先后流片600V、1200VIGBT芯片成功后，又與上海先進（ASMC）建立戰略聯盟，將具有自主知識產權的IGBT核心關鍵技術和半導體芯片制造技術進行“強強聯合”，聯手去占領IGBT的高端陣地。

 

　　上海先進在和比亞迪合作后的短短一年的時間里，就在1200V平臺上開發成功了2個產品。這2個產品都已正式進入了比亞迪的供應鏈。經過二十多年來引進和消化國外先進技術的磨練，上海先進在IGBT等特定半導體制造工藝領域處于國內領先地位。

 

　　同時，上海先進是國內首家獲得歐洲汽車電子VDA6.3（A級）資質的公司，也是國內最大的汽車電子芯片制造商和生產IGBT芯片最多的公司，至今已累計生產IGBT芯片70多萬片。

 

　　總結：高鐵、新能源等領域的投資規模提振，具有自主知識產權、本土化的IGBT產業鏈也在不斷完善，我們已經走過了IGBT研發最困難的階段，但我們應該清醒地意識到，許多IGBT產業核心技術仍掌握在那幾家發達國家企業手中。我們還須有耐心一步一個腳印去追趕。