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半导体

中车拿下高铁自主化最后难关大功率核心芯片商机超百亿

“中国制造”再添新砝码。昨日(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(绝缘栅双极型晶体管)模块。

在轨道交通领域,高压大功率IGBT模块在电传动系统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,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6500VIGBT芯片仍然依赖进口。

中科院院士、中国中车首席技术顾问邹世昌在接受媒体采访时表示,这次中国“芯”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。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,可以说破除了高铁自主化的最后一道难关。

每年进口花费数百亿

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,我国还没有厂家能够实现6500VIGBT芯片本土产业化。为此,国内企业每年需花费数百亿元资金从国外采购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。”永济电机相关人士告诉《每日经济新闻》记者。

记者了解到,每个6500/200AIGBT模块由8个指甲大小的“芯片”封装而成。但就是这个比成人巴掌略大的IGBT模块,却是高铁列车和大功率机车上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、舒适飞驰以及稳定停车。“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/200AIGBT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/200AIGBT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。

提升中国装备竞争力

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。

据邹世昌介绍,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。

而轨道交通行业对IGBT需求潜力更加巨大。永济电机技术人员对记者表示,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;在风电、船舶等需要高压IGBT支撑的行业同样如此。

邹世昌估计,此前国内每年进口IGBT所花费的数额就高达100亿~200亿元,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,能够提升竞争砝码,从而产生更大的商业效应。

责任编辑:陈炳欣


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