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中车自主化IGBT芯片破除国外垄断 商业规模过百亿

每日经济新闻 2015-10-22 15:37:25

今日(10月22日),隶属中国中车(601766,SH)的永济新时速电机电器有限责任公司发布具有完全自主知识产权的6500V/200A高压大功率IGBT模块。这意味着,此前我国机车车辆用6500V IGBT芯片依赖进口的局面被打破。

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每经记者 李卓

“中国制造”再添新砝码。今日(10月22日),隶属中国中车(601766,SH)的永济新时速电机电器有限责任公司(以下简称永济电机)发布具有完全自主知识产权的6500V/200A高压大功率IGBT模块。

在轨道交通领域,高压大功率IGBT模块在电传动系统关键部件中发挥着关键作用,被称为大功率交流机车运行的“心脏”。

2014年起,虽然自主化牵引传动系统和网络控制系统陆续投入使用,但所有机车车辆用6500V IGBT芯片仍然依赖从国外进口。

中国科学院院士、中国中车首席技术顾问邹世昌在接受包括《每日经济新闻》在内的媒体采访时表示,这次“中国芯”的研发成功,意味着完全替代了国外同类产品在我国地铁和铁路机车变流器中的“核芯”位置。不仅打破国外垄断,降低了我国轨道交通、风力发电等产业发展过程中的经济风险,更加有利于推动中国高铁和大功率机车核心技术完全自主,提升中国装备制造业“走出去”的竞争力。

国内每年花数亿进口IGBT产品

在高压大功率IGBT芯片方面,由于对IGBT芯片可靠性要求非常高,此前,我国还没有一个厂家能够实现6500V IGBT芯片本土产业化,为此,国内企业每年需花费数亿元从国外采购IGBT产品。

“国外采购周期长达数月甚至一年以上,严重制约了我国轨道交通装备的自主创新和民族品牌创立,大大降低了国内动车、机车装备在国际市场的竞争力。”永济电机人士告诉《每日经济新闻》记者。

不仅如此,高压大功率6500V/200A IGBT模块作为中国铁路机车辅助逆变器的核心部件,在交货周期和采购价格上也完全受制于国外公司,使我国电力电子装备产业的关键器件供货存在潜在风险。

《每日经济新闻》记者了解到,每个6500/200A IGBT模块由8个指甲大小的“芯片”封装而成。但就是这个比人的巴掌略大的IGBT模块,却是高铁列车和大功率机车中最神奇和关键的部件之一,直接影响着高铁列车是否能够瞬间起跑、能否舒适飞驰、能否稳定停车。

“不同功率等级的电力设备,需要采用IGBT芯片及其封装而成的IGBT模块进行电能的转换和控制。比如在高铁列车上,电网2.5万伏的高压交流电经过降压、整流、逆变等方式转换成三相交流电,从而驱动列车奔跑。”永济电机技术人员介绍说。

这次发布的具有完全自主知识产权的高压大功率6500V/200A IGBT模块,技术上采用焊接形式,实现了国产IGBT芯片多片和FRD芯片并联,完成“中国芯”6500V/200A IGBT的一体化模块式封装设计,替代了国外同类产品在地铁和铁路机车变流器中使用。据介绍,目前,该IGBT模块已先后完成了功率单元、辅助变流柜及机车装车三个阶段试验。其中,机车装车上线运行试验超过5万公里。

提升中国高端装备竞争砝码

为市场关注的是,经专家组评论形成的鉴定结果,这次发布的具有完全自主知识产权的6500V/200A高压大功率IGBT模块已经达到商业化应用水平。

邹世昌告诉《每日经济新闻》记者,IGBT尤其是耐高电压高电流的IGBT,堪称“半导体领域的珠穆朗玛峰”。这项技术过去研发的难点主要是半导体产业基础差,所以从研发到完全实现自主化费时较长,一共花了8年时间。下一步,就要扩大产量,尽早实现产品的商业化。

近年来,随着全球绿色节能经济产业的深入发展,中国已成为IGBT模块最大消费国,年增长规模保持在20%。特别是国家提出“中国制造2025”发展规划之后,工业智能化和绿色化发展成为主题,对智能控制芯片和IGBT等功率半导体有了更多需求。今年“两会”期间,有人大代表特别提出“我国应加快IGBT”的建议。

而轨道交通行业对IGBT需求潜力更加巨大。永济电机技术人员告诉《每日经济新闻》记者,高速动车组、大功率电力机车上,大功率IGBT模块都是必备的要件;包括蓬勃发展的城际列车、城轨列车市场对IGBT也有着巨量的需求。此外,在风电、船舶等需要高压IGBT支撑的行业同样如此。

邹世昌对《每日经济新闻》记者估计,此前国内每年进口IGBT所花费的数额就高达100亿~200亿元,国际主要生产商包括日本三菱、东芝和德国西门子等。自主化以后,国内企业购买成本相比进口将有大大节省。

业内人士进一步评价认为,以IGBT为代表的核心部件自主化,商业前景不止于核心部件本身;未来,因为能在国际上彻底改变技术受制于人的境地,在以高铁、船舶、航空航天、核电、风电等为代表的中国高端装备走出去过程中,提升竞争砝码,从而产生更大的商业效应。

 

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IGBT芯片自主化

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