CCTV新聞聯播《國產高壓IGBT模塊》研制成功!
9月12日,由中國北車集團所屬的上海北車永電電子科技有限公司設計制造的3300V/50A IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)芯片及其配套3300V/100A FRD芯片在西安通過專家鑒定,宣布研制成功。IGBT芯片是自動控制和功率變換的關鍵核心部件。中國北車的IGBT器件封
裝業務自此將邁開使用自主IGBT高功率“芯臟”替代進口的步伐,有望大幅降低公司IGBT器件封裝的成本,提高產品毛利率。
從股權關系上看,目前上海北車永電公司屬于中國北車集團,從事IGBT模塊封裝業務的西安永電電氣有限責任公司則隸屬于中國北車股份有限公司。
成功自主研發出機車“心臟”
作為新一代功率半導體器件,IGBT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、損耗小等優點,是自動控制和功率變換的關鍵核心部件,被廣泛應用在軌道交通裝備行業、電力系統、工業變頻、風電等產業中。在軌道交通領域,牽引傳動系統是動車組、機車等裝備的核心部件,而IGBT是牽引傳動系統的核心部件。采用IGBT進行功率變換,能夠提高用電效率,提高用電質量,節電30%以上。IGBT器件產業分為IGBT芯片設計、芯片制造和IGBT器件封裝三部分。其中芯片設計和制造又是*為**的環節,**IGBT芯片的成本約占IGBT模塊的50%左右。
然而,由于起步較晚、研發難度大,此前國內IGBT芯片設計主要集中在民用級的1200V IGBT上,多由民營企業參與,毛利率較低。而工業級和牽引級的高壓大功率IGBT芯片,毛利率較高,目前國內尚無主打產品出現。因而我國廣泛應用的**IGBT芯片基本上依賴進口,在交貨周期和采購價格上完全受制于國外ABB、英飛凌、三菱等歐洲和日本少數幾家公司。
中國北車成功自主研發出IGBT芯片后,可根據軌道牽引、智能電網、風力發電、電動汽車等各應用領域的實際需求進行定制化的芯片特性設計。1200A/3300V IGBT模塊主要用于地鐵、鐵路機車和風力發電變流裝置中。
正是鑒于IGBT的重要地位,中國北車、中國南車兩大行業巨頭都非常重視對其的國產化。不過,與中國北車進行完全的自主研發不同,中國南車通過收購海外公司獲得了IGBT技術。在2008年,中國南車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。中國南車稱,其已掌握了從1700伏到6500伏等不同電壓等級的IGBT芯片及模塊封裝、測試、應用技術,擁有IGBT芯片設計—芯片制造—模塊封裝—系統應用完整產業鏈。
產業化前景廣闊
近年來,世界范圍內IGBT器件發展迅速,特別是中國發展速度*快,成為IGBT器件*大消費國。未來隨著國家節能減排、加強自主**能力等政策的引導和支持,市場的需求量逐年迅猛增長。據統計,目前我國IGBT年需求量已超過75億元,而且每年以30%以上的速度增長。我國的技術進步和產業升級對IGBT器件有著很強的依賴性,國內IGBT市場供不應求。有關資料預測,到2020年,僅軌道交通電力牽引每年IGBT模塊的市場規模不低于10億元;此外,智能電網市場也將不低于4億元。
由于此前IGBT業務基本由國外企業壟斷,價格昂貴。據介紹,近年來,中國北車逐漸介入IGBT器件封裝業務,獲得的毛利率仍然較為理想。中國北車IGBT器件封裝生產線*早于2010年10月投產,目前公司IGBT模塊產品品種已經達到53種,17類產品處于國際**水平。2013年8月,公司成功向瑞士ABB公司交付45套大功率IGBT產品,實現了中國大功率IGBT產品進軍國際市場的零突破。2013年底,西安永電公司產能將達到焊接型和壓接型IGBT模塊30萬只、智能IGBT模塊400萬只,滿足國內市場對IGBT器件的需求。而中國南車人士則稱,該公司IGBT封裝業務也已實現銷售。
此次上海北車永電公司3300V/50A IGBT芯片及3300V/100A FRD芯片研發成功后,西安永電公司將采用北車自身的IGBT芯片,將大幅度降低IGBT模塊成本。據介紹,國產化后,中國北車IGBT模塊的成本將較進口產品低20-30%,將從整體上為中國北車毛利率的提高做出貢獻。搭載自主芯片的IGBT器件,還可在風電等領域實現銷售。而在機車領域,經過一段時間的實際運行檢驗后,也將正式投入市場。