6月20日,我國電力電子行業迎來一個具有里程碑意義的時刻。當天上午,在來自電力、交通等領域的多位院士專家見證下,中國南車宣布由其自主設計建造的國內首條、世界第二條8英寸IGBT專業芯片生產線在湖南株洲全面建成并即將投產;同時,一塊編號為00001的IGBT芯片被中國科技館永久收藏。這標志著我國大功率電力電子技術的研制和產業化取得重大突破,打破國外壟斷,躋身世界一流行列。
中國工程院院士丁榮軍介紹,IGBT芯片技術從6英寸發展到8英寸不僅是量上的變化,更是“質”的飛躍,其突破了新穎的元胞與保護環設計、高能質子摻雜、芯片銅金屬化工藝等關鍵技術,使芯片負載提高了50%,材料成本下降了20%,并改變了原有芯片生產模式。
由中國南車株洲所研制的這枚IGBT芯片,切面為圓形,布滿128個小芯片,每塊小芯片只有指甲蓋大小,厚度僅兩根頭發絲,其內部包含了6萬個以上被稱為“元胞”的基本單元,可在數千伏高壓下、約1秒時間內實現數萬次電流開關動作,將風能、太陽能等不穩定的能源輸入轉換為穩定的電流輸出。
IGBT,全稱絕緣柵雙極型晶體管,是用于電能轉換和控制的核心器件,被譽為電力電子行業的“心臟”和現代變流工業“皇冠上的明珠”。現代電子技術發展至今,產生了兩個分支,一是以向微型化發展的信息電子技術,以CPU為代表;二是向大功率發展的電力電子技術,以IGBT等為代表。長期以來,我國IGBT芯片及相關產品99%以上依賴進口。
據了解,中國南車集合上百位專家,積20余年之功,累計投入超過3億元,在IGBT芯片設計、封裝測試、可靠性試驗、系統應用上攻克了30多項重大難題,最終全面掌握了該器件的成套技術,建立起完整的IGBT規模化、專業化生產工藝體系,實現了我國IGBT技術從弱到強的轉變。
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