王占奎：我國電力電子技術(shù)發(fā)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(chǎn)集成電路為主業(yè)的8英寸生產(chǎn)線，有時也給IGBT代工，廠房超凈為1級。溝槽線寬0.13μm，據(jù)蘇總介紹，該生產(chǎn)線低壓產(chǎn)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(yōu)品率可以到95%以上?？催^上華生產(chǎn)線后，我想到，如果用微電子的生產(chǎn)線來代工IGBT應(yīng)該是一個非常好的舉措，蘇總講，確實為一些單位代工，生產(chǎn)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(shè)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(xiàn)把4英寸到12英寸69家（不包括南車和西安衛(wèi)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(yè)務(wù)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(yè)務(wù)都會涉及，因此標(biāo)注“微電子/電力電子”。若只是專注某一業(yè)務(wù)，則會單獨標(biāo)注“微電子”或“電力電子”。
應(yīng)該說，借微電子晶園廠之設(shè)備來生產(chǎn)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(chǎn)線試制，只是因?qū)煽啃詥栴}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(jīng)理的帶領(lǐng)下，已邁出堅實的一步，今年6月。國際專業(yè)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(xué)院微電子所葉甜春研究員，他對IGBT行業(yè)了如指掌，并對IGBT產(chǎn)業(yè)化充滿信心。
中科君芯對行業(yè)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(huán)歐等企業(yè)了解，而且對國際IGBT的發(fā)展也很了解。在該公司，我曾聽到香港應(yīng)用科學(xué)研究院謝斌博士做IGBT封裝技術(shù)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(chǎn)品銷售。東芝生產(chǎn)的IEGT器件，已用到我國西氣東輸二線工程拖動5200轉(zhuǎn)1.8萬KW壓縮機的變頻器中。
2．2013年半導(dǎo)體行業(yè)公司排名
根據(jù)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SIA）的統(tǒng)計，2013年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額成長4.8%，達到3056億美元，首次突破3千億美元大關(guān)。
半導(dǎo)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(dǎo)體設(shè)計公司2013年排名
作為世界級的設(shè)計公司美國高通，2013年營業(yè)收入249億美元。而以代工為主的臺積電2013年營業(yè)收入198億美元，臺積電有6條8寸線，3條12寸線，總產(chǎn)能＞1600萬片8英寸片。A8處理器導(dǎo)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(chǎn)業(yè)，中芯國際較強，有12英寸產(chǎn)線3條（我國有8條），分布在北京、上海、深圳；8英寸產(chǎn)線2條，分布在上海、深圳。中芯國際產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)（進行中）。我國目前電流密度約150A/cm2。壓接式優(yōu)于焊接，是潮流。銅散熱器優(yōu)于鋁散熱器，體積小，導(dǎo)熱性能好。
6．目前我國IGBT行業(yè)使用的單晶和DBC等輔助材料多數(shù)從國外進口。國外單晶的不均勻度約小于3%，我國天津中環(huán)環(huán)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(zhì)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(chǎn)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(fā)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(chǎn)品，是從IGBT改進的，東芝叫IEGT從理論上講，IEGT較有優(yōu)勢，成本也低。
9．關(guān)于SIC器件，請教過日本羅姆（ROHM）公司分立器件部高級經(jīng)理水原德健先生，羅姆公司是SIC器件的專業(yè)公司，主要生產(chǎn)MOSFET等汽車電子。他講：“SIC器件結(jié)溫現(xiàn)在只到200℃，主要因為輔料問題而達不到理論結(jié)溫，我們主要做MOSFET，IGBT沒有做”?，F(xiàn)在世界上做SIC-IGBT器件的有美國克瑞（LED也屬領(lǐng)導(dǎo)地位），日本三菱，但產(chǎn)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(tài)壓降低等優(yōu)點。英飛凌和富士均計劃2018年量產(chǎn)。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(diào)速那么好，直流調(diào)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(diào)速技術(shù)應(yīng)用例集》（1995年）、《變頻調(diào)速應(yīng)用百例》（1999年）兩書，現(xiàn)任中國電工技術(shù)學(xué)會電氣節(jié)能專業(yè)委員會秘書長。
