王占奎:我國電力電子技術發展五十余年
我在中科君芯的安排下,近距離的參觀了無錫華潤上華,蘇巍副總接待了我,并有問必答。上華廠投資20多億美元,是以生產集成電路為主業的8英寸生產線,有時也給IGBT代工,廠房超凈為1級。溝槽線寬0.13μm,據蘇總介紹,該生產線低壓產品可以磨到50~60μm,電鏡檢查硅片的完整度,高能離子注入按需要可以從20萬電子伏特到50萬電子伏特。芯片的背后有4層金屬,即4μmAL(鋁)~200iTi(鈦)800iNI(鎳)~800iAg(銀)。他們的優品率可以到95%以上??催^上華生產線后,我想到,如果用微電子的生產線來代工IGBT應該是一個非常好的舉措,蘇總講,確實為一些單位代工,生產出IGBT沒問題,只是可靠性不好考核。而且蘇總謙虛地說:“上海華虹的設備可能比我們還好。”我突然想起北大深圳研究生院的林信南教授給我的晶園廠名單,現把4英寸到12英寸69家(不包括南車和西安衛光)晶園廠名單列出,見表4。

表4 中國大陸晶圓廠目錄
本表是按照晶圓廠業務集中微電子和電力電子兩大分支分類,其中有些晶圓廠兩方面業務都會涉及,因此標注“微電子/電力電子”。若只是專注某一業務,則會單獨標注“微電子”或“電力電子”。
應該說,借微電子晶園廠之設備來生產IGBT是一個很好的方式。目前,除中科君芯外,斯達、宏微、新佳也在華虹、上華、先進等微電子產線試制,只是因對可靠性問題沒有把握而沒有封裝銷售。

表5

表6
中科君芯團隊在肖慶云總經理的帶領下,已邁出堅實的一步,今年6月。國際專業資本“華登國家”向中科君芯投資5000萬元人民幣,我去君芯之時,碰巧召開董事會,見到了董事長中國科學院微電子所葉甜春研究員,他對IGBT行業了如指掌,并對IGBT產業化充滿信心。
中科君芯對行業的信息非常了解,不但對南車、北車、斯達、宏微、新佳、銀茂、科達、鳳凰、賽維、長電、華天、富士通、環歐等企業了解,而且對國際IGBT的發展也很了解。在該公司,我曾聽到香港應用科學研究院謝斌博士做IGBT封裝技術的報告;參加了日本電裝程煒濤博士座談會,使我受益不淺。
5│幾點信息
1.除ABB、英飛凌外,日本東芝、三菱、富士、電裝也很強,這四家均有專做IGBT的8英寸晶園線。深圳華能電子1990年代理日本富士IGBT時,富士即有200A/1400V的IGBT產品銷售。東芝生產的IEGT器件,已用到我國西氣東輸二線工程拖動5200轉1.8萬KW壓縮機的變頻器中。
2.2013年半導體行業公司排名
根據美國半導體產業協會(SIA)的統計,2013年全球半導體產業銷售額成長4.8%,達到3056億美元,首次突破3千億美元大關。
半導體前20強的銷售收入超過全球總銷售收入的75%。
3.中國半導體設計公司2013年排名
作為世界級的設計公司美國高通,2013年營業收入249億美元。而以代工為主的臺積電2013年營業收入198億美元,臺積電有6條8寸線,3條12寸線,總產能>1600萬片8英寸片。A8處理器導入臺積電20nm新工藝。2014年臺積電全面代工iphone6中主要芯片。
4.我國微電子產業,中芯國際較強,有12英寸產線3條(我國有8條),分布在北京、上海、深圳;8英寸產線2條,分布在上海、深圳。中芯國際產線,線寬可達0.028μm,即28納米,國際上東芝可達16納米。
5.日本電裝(愛知縣)8英寸IGBT產線,芯片正面樹脂材料(電裝和信越配制),背面鋁層外鍍1.1μmN1(鎳)~0.8μmAu(金),銅散熱器壓接式封裝。省掉了DBC。電流密度400A/cm2、1200V供給豐田汽車,600A/cm2900V,供給日產(進行中)。我國目前電流密度約150A/cm2。壓接式優于焊接,是潮流。銅散熱器優于鋁散熱器,體積小,導熱性能好。
6.目前我國IGBT行業使用的單晶和DBC等輔助材料多數從國外進口。國外單晶的不均勻度約小于3%,我國天津中環環歐單晶也不錯,不均勻度約小于5~6%。日本信越公司(白河單晶廠為大)單晶質量很好。
7.日本富士已在深圳市福永富士工場組裝中小型IGBT模塊。日本三菱在安徽建廠。
8.多年前,ABB就生產IGCT,高壓大電流,ABB和西門子都裝出IGCT的高壓變頻器。近年,通過增強IGBT發射極端載流子濃度,東芝、三菱、日立、ABB等公司研制出高壓大電流產品,是從IGBT改進的,東芝叫IEGT從理論上講,IEGT較有優勢,成本也低。
9.關于SIC器件,請教過日本羅姆(ROHM)公司分立器件部高級經理水原德健先生,羅姆公司是SIC器件的專業公司,主要生產MOSFET等汽車電子。他講:“SIC器件結溫現在只到200℃,主要因為輔料問題而達不到理論結溫,我們主要做MOSFET,IGBT沒有做”?,F在世界上做SIC-IGBT器件的有美國克瑞(LED也屬領導地位),日本三菱,但產量不大,主要是市場問題,SIC的器件要比硅基器件價格高6~10倍。這種寬禁帶材料有溫度特性好、通態壓降低等優點。英飛凌和富士均計劃2018年量產。但什么時候市場上SIC基IGBT能取代SI基IGBT,也許20年、30年,因為交流異步電機那么可靠,直流電機仍然存在;交流變頻調速那么好,直流調速仍然在用。我們還是先做好硅基器件。
王占奎介紹
最早將三墾變頻器、富士變頻器、羅賓康高壓變頻器引入中國,編著有《交流變頻調速技術應用例集》(1995年)、《變頻調速應用百例》(1999年)兩書,現任中國電工技術學會電氣節能專業委員會秘書長。















