電力電子行業(yè)發(fā)展離不開(kāi)科技創(chuàng)新

時(shí)間:2013-08-06

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語(yǔ):光伏產(chǎn)品包括了高純多晶硅原材料生產(chǎn)、太陽(yáng)能電池生產(chǎn)、太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)、逆變器等相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的制造。它是一種利用太陽(yáng)能的最佳方式——光伏轉(zhuǎn)換。簡(jiǎn)單說(shuō)就是太陽(yáng)光射到硅材料(硅太陽(yáng)能電池)上直接發(fā)電并網(wǎng)。

(一)-IGBT在國(guó)內(nèi)外

1、中國(guó)的現(xiàn)狀仍是進(jìn)口芯片封裝為主,但大有進(jìn)步

多年前,進(jìn)口IGBT芯片封裝成模塊投入國(guó)內(nèi)市場(chǎng),均屬一般水平。其中IGBT模塊封裝用的關(guān)鍵零部件還需進(jìn)口。

近年來(lái),具有代表性的新聞是:中國(guó)北車(chē)集團(tuán)屬下的西安永電電氣有限責(zé)任公司生產(chǎn)6500V/600AIGBT功率模塊已成功下線(xiàn),使其成為全球第四個(gè)、國(guó)內(nèi)第一個(gè)能夠封裝6500V以上電壓等級(jí)IGBT的廠家。此外,江蘇宏微的IGBT模塊已成功進(jìn)入電焊機(jī)市場(chǎng),浙江嘉興斯達(dá)的IGBT模塊正積極向國(guó)外市場(chǎng)推廣。目前我國(guó)IGBT(含配套的超快FRD)現(xiàn)狀是:通過(guò)自己開(kāi)發(fā)和技術(shù)引進(jìn),已經(jīng)解決了電壓可達(dá)6500V、電流可達(dá)幾千安培的IGBT功率模塊封裝(內(nèi)含F(xiàn)RD)的批量生產(chǎn)技術(shù)。以上聽(tīng)到的好新聞寥寥無(wú)幾,所以中國(guó)需要?jiǎng)?chuàng)造出自己的IGBT制造技術(shù)才能獨(dú)立生存,否則就只能生產(chǎn)落后的產(chǎn)品或者向外國(guó)公司支付高額的技術(shù)費(fèi)用。

(二)-IGBT兩種經(jīng)營(yíng)模式的爭(zhēng)論

1、半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的兩種經(jīng)營(yíng)模式:綜合模式(IDM)與無(wú)晶圓廠模式(Fab+Fabless)

半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷分工細(xì)化、發(fā)展的過(guò)程。有人將當(dāng)前的半導(dǎo)體集成電路公司及其業(yè)務(wù)模式分成了兩個(gè)種類(lèi):第一種是IDM模式(TheIntegratedDeviceManufacturerModel,綜合型)。該模式特點(diǎn)是一家企業(yè)在內(nèi)部完成了制造、設(shè)計(jì)甚至是設(shè)計(jì)工具的開(kāi)發(fā)。今天全球主要的半導(dǎo)體公司多數(shù)是IDM類(lèi)型的公司。第二種模式是Fab(輕晶圓廠)+Fabless(無(wú)晶圓廠)模式。該模式的顯著特點(diǎn)是:Fab專(zhuān)注于做工藝研發(fā)和設(shè)計(jì)代工(設(shè)備供工藝研發(fā)用),F(xiàn)abless企業(yè)專(zhuān)注于做IC設(shè)計(jì)(無(wú)制造能力)。根據(jù)全球半導(dǎo)體聯(lián)盟(GSA)數(shù)據(jù)表示,到2011年,全球共有1800家無(wú)晶圓廠。

2、中國(guó)的IGBT經(jīng)營(yíng)模式

IGBT是功率半導(dǎo)體器件,它的設(shè)計(jì)和制造糅合了微電子集成電路和電力電子功率器件各個(gè)環(huán)節(jié)。盡管如此,在國(guó)外,IGBT產(chǎn)業(yè)與集成電路產(chǎn)業(yè)是完全不同的。集成電路產(chǎn)業(yè)是設(shè)計(jì)與加工分離,由專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)公司(無(wú)晶圓廠)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和專(zhuān)門(mén)的代工企業(yè)進(jìn)行制造。然而,在電力電子領(lǐng)域,情況并不是這樣,無(wú)晶圓的業(yè)務(wù)模式并不常見(jiàn)。IGBT的設(shè)計(jì)與制造是不分離的,大多數(shù)的電力電子公司都擁有自己的產(chǎn)能或用于生產(chǎn)硅芯片的工廠。此外各大公司IGBT的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)也各不相同,都有自己的技術(shù)秘密,不便于統(tǒng)一代工。國(guó)外的IGBT經(jīng)營(yíng)屬于IDM模式。

(三)-光伏產(chǎn)業(yè)的風(fēng)風(fēng)雨雨

1、歐盟對(duì)華光伏產(chǎn)品反傾銷(xiāo)裁決的前前后后

這幾天,最熱門(mén)的財(cái)經(jīng)話(huà)題無(wú)疑是歐盟對(duì)華光伏產(chǎn)品反傾銷(xiāo)初裁作出肯定性裁決:歐盟委員會(huì)2013年6月4日宣布,自6月6日起對(duì)產(chǎn)自中國(guó)的太陽(yáng)能電池板及關(guān)鍵器件征收11.8%的臨時(shí)反傾銷(xiāo)稅。如果中歐雙方未能在8月6日前達(dá)成解決方案,屆時(shí)反傾銷(xiāo)稅率將升至47.6%。

這里所說(shuō)的光伏產(chǎn)品包括了高純多晶硅原材料生產(chǎn)、太陽(yáng)能電池生產(chǎn)、太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)、逆變器等相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的制造。它是一種利用太陽(yáng)能的最佳方式——光伏轉(zhuǎn)換。簡(jiǎn)單說(shuō)就是太陽(yáng)光射到硅材料(硅太陽(yáng)能電池)上直接發(fā)電并網(wǎng)。

近年來(lái),國(guó)內(nèi)“光伏基地”遍地開(kāi)花。全國(guó)31個(gè)省市自治區(qū)均把光伏列為優(yōu)先扶持發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè),有300個(gè)城市發(fā)展光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè),光伏產(chǎn)業(yè)基地超過(guò)100個(gè)。2009年中國(guó)內(nèi)地多晶硅產(chǎn)量超過(guò)了兩萬(wàn)噸,太陽(yáng)能電池產(chǎn)量超過(guò)了4000兆瓦,連續(xù)3年成為全球太陽(yáng)能電池的第一大國(guó)。近五年中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)占全球市場(chǎng)六成以上。

由于國(guó)內(nèi)需求尚未全面啟動(dòng),我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重依賴(lài)國(guó)際市場(chǎng),據(jù)說(shuō)90%的光伏產(chǎn)品依靠出口,銷(xiāo)往歐洲市場(chǎng)的光伏電池板以及零部件總價(jià)值高達(dá)210億歐元。歐盟是中國(guó)光伏產(chǎn)品最大出口市場(chǎng)??墒呛镁安婚L(zhǎng),自2008年全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)開(kāi)始,歐美等國(guó)光伏需求急劇下降,導(dǎo)致光伏組件價(jià)格暴跌超過(guò)50%,風(fēng)光一時(shí)的光伏產(chǎn)業(yè)迅速進(jìn)入寒冬。

(四)-再談光伏產(chǎn)業(yè)的風(fēng)風(fēng)雨雨

自從歐盟委員會(huì)2013年6月4日宣布,從6月6日起對(duì)產(chǎn)自中國(guó)的太陽(yáng)能電池板及關(guān)鍵器件征收11.8%的臨時(shí)反傾銷(xiāo)稅后,引起了國(guó)內(nèi)強(qiáng)烈反響。痛定思痛、認(rèn)真分析,至今不到一個(gè)月時(shí)間內(nèi),出現(xiàn)了許多關(guān)于此事的分析文章?;仡欉@10年歷程,提出了寶貴建議。其中也有不同觀點(diǎn)甚至爭(zhēng)論。為了讓大家了解全局,現(xiàn)把這些議論簡(jiǎn)要匯編如下。

1、歐盟委員會(huì)的“雙反”調(diào)查

中國(guó)生產(chǎn)的光伏產(chǎn)品約10%出口到美國(guó),約80%出口到歐洲,余下的才是國(guó)內(nèi)需求。

2011年10月,美國(guó)太陽(yáng)能電池生產(chǎn)商SolarWorld要求對(duì)中國(guó)75家企業(yè)展開(kāi)“雙反”調(diào)查。2012年5月,美國(guó)商務(wù)部初裁對(duì)從中國(guó)進(jìn)口的光伏產(chǎn)品征收31.14%至249.96%的高額反傾銷(xiāo)稅。2012年9月,歐盟啟動(dòng)針對(duì)中國(guó)輸歐光伏產(chǎn)業(yè)反傾銷(xiāo)調(diào)查,但并未就中國(guó)輸歐光伏產(chǎn)業(yè)提出反補(bǔ)貼調(diào)查。2012年10月,歐盟提交針對(duì)中國(guó)輸歐光伏產(chǎn)業(yè)反補(bǔ)貼調(diào)查請(qǐng)求。

2013年5月15日歐盟在布魯塞爾召開(kāi)的會(huì)議上征求所有歐盟國(guó)家貿(mào)易專(zhuān)員的意見(jiàn),并在6月4日宣布,自6月6日起對(duì)產(chǎn)自中國(guó)的太陽(yáng)能電池板及關(guān)鍵器件征收11.8%的臨時(shí)反傾銷(xiāo)稅,6日前公布初裁結(jié)果,12月公布終裁決定。

歐洲市場(chǎng)去年光伏產(chǎn)品裝機(jī)量占到全球的六成,而中資企業(yè)已獲取歐洲市場(chǎng)超過(guò)80%的市場(chǎng)份額,2011年中國(guó)企業(yè)對(duì)歐盟出口的光伏產(chǎn)品的價(jià)值達(dá)210億歐元。如今中國(guó)光伏業(yè)已連續(xù)六個(gè)季度全行業(yè)虧損。

在歐美兩大市場(chǎng)接連受阻后,專(zhuān)家指出,若被課以高關(guān)稅,中國(guó)光伏產(chǎn)品在歐洲就沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力,而且歐盟“雙反”調(diào)查涉及電池、組件等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),中資企業(yè)無(wú)法規(guī)避,只能另尋出路,或?qū)⑥D(zhuǎn)戰(zhàn)國(guó)內(nèi)本土市場(chǎng)、非洲等發(fā)展中國(guó)家以及金磚國(guó)家這些新的市場(chǎng)。

(五)-十大新興產(chǎn)業(yè)為半導(dǎo)體市場(chǎng)注入增長(zhǎng)因素

有新聞報(bào)導(dǎo),近年來(lái)迅速發(fā)展的十大新興產(chǎn)業(yè)無(wú)一不與半導(dǎo)體有關(guān)。這十大新興產(chǎn)業(yè)是:LED照明、智能電網(wǎng)、新能源、LTE通信、智能手機(jī)、智能電視、平板電腦、云計(jì)算、電動(dòng)汽車(chē)和個(gè)人醫(yī)療電子。仔細(xì)分析,這十大新興產(chǎn)業(yè)之所以發(fā)展迅速正是因?yàn)樗鼈兎謱倌茉磁c信息兩大產(chǎn)業(yè)。前者因傳統(tǒng)能源的枯竭和對(duì)環(huán)境的污染促使人們不得不尋找新型的可再生能源和綠色能源。其后盾就是功率半導(dǎo)體和電力電子技術(shù)。后者是半導(dǎo)體特別是半導(dǎo)體微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。如今,自電力電子器件IGBT問(wèn)世后,微電子技術(shù)已與電力電子技術(shù)密不可分。好消息是,十大新興產(chǎn)業(yè)為2012年以后的半導(dǎo)體市場(chǎng)注入了不少推動(dòng)需求增長(zhǎng)的因素。本文綜合有關(guān)報(bào)導(dǎo),以便從十大新興產(chǎn)業(yè)的定義出發(fā),來(lái)了解它們之間的關(guān)系。

1,LED照明

LED(LightingEmittingDiode)照明即是發(fā)光二極管照明,是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。半導(dǎo)體中通過(guò)載流子發(fā)生復(fù)合放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射,直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠色的光,在此基礎(chǔ)上,利用三基色原理,添加熒光粉,可以發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色等任意顏色的光。LED照明產(chǎn)品就是利用LED作為光源制造出來(lái)的照明器具。

優(yōu)點(diǎn):

高節(jié)能:電光功率轉(zhuǎn)換接近100%,相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。

壽命長(zhǎng):LED為固體冷光源,使用壽命可達(dá)6萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí),為傳統(tǒng)光源壽命10倍以上。

多變幻:LED光源可利用紅、綠、藍(lán)三基色原理,在計(jì)算機(jī)技術(shù)控制下即可產(chǎn)生16777216種顏色,形成不同光色的組合,實(shí)現(xiàn)豐富多彩的動(dòng)態(tài)變化效果及各種圖像。

利環(huán)保:光譜中沒(méi)有紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn),既沒(méi)有熱量,也沒(méi)有輻射,眩光小,而且廢棄物可回收,沒(méi)有污染不含汞元素,冷光源,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源。

高新尖:與傳統(tǒng)光源單調(diào)的發(fā)光效果相比,LED光源是低壓微電子產(chǎn)品,融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等,所以亦是數(shù)字信息化產(chǎn)品,是半導(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù),具有在線(xiàn)編程,無(wú)限升級(jí),靈活多變的特點(diǎn)。

2,智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是以包括各種發(fā)電設(shè)備、輸配電網(wǎng)絡(luò)、用電設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備的物理電網(wǎng)為基礎(chǔ),將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)化與智能控制技術(shù)等與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng),它能夠?qū)崿F(xiàn)可觀測(cè)(能夠監(jiān)測(cè)電網(wǎng)所有設(shè)備的狀態(tài))、可控制(能夠控制電網(wǎng)所有設(shè)備的狀態(tài))、完全自動(dòng)化(可自適應(yīng)并實(shí)現(xiàn)自愈)和系統(tǒng)綜合優(yōu)化平衡(發(fā)電、輸配電和用電之間的優(yōu)化平衡),從而使電力系統(tǒng)更加清潔、高效、安全、可靠。

(六)-碳化硅(SiC)肖特基二極管的綜合評(píng)價(jià)

一、硅肖特基二極管的特點(diǎn)

硅肖特基二極管早已有之。它是一種金屬與半導(dǎo)體硅接觸的二極管,由于它的這種特殊結(jié)構(gòu),使其具有如下不同尋常的特性:

硅肖特基二極管比PN結(jié)器件的行為特性更像一個(gè)理想的開(kāi)關(guān)。肖特基二極管最重要的兩個(gè)性能指標(biāo)就是它的低反向恢復(fù)電荷(Qrr)和它的恢復(fù)軟化系數(shù)。

低Qrr在二極管電壓換成反向偏置時(shí),關(guān)閉過(guò)程所需時(shí)間,即反向恢復(fù)時(shí)間trr大大縮短。下表所列肖特基二極管trr小于0.01微妙。便于用于高頻范圍,有資料介紹其工作頻率可達(dá)1MHz(也有報(bào)道可達(dá)100GHz)。高軟化系數(shù)會(huì)減少二極管關(guān)閉所產(chǎn)生的EMI噪聲,降低換向操作干擾。

硅肖特基二極管還有一個(gè)比PN結(jié)器件優(yōu)越的指標(biāo)是正向?qū)妷旱?,具有低的?dǎo)通損耗。

但硅肖特基二極管也有兩個(gè)缺點(diǎn),一是反向耐壓VR較低,一般只有100V左右;二是反向漏電流IR較大。

結(jié)論:

我國(guó)電力電子技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上的地位非常的重要,所以進(jìn)行科技創(chuàng)新,發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)是我國(guó)要走的必經(jīng)之路,電力電子在每一個(gè)產(chǎn)業(yè)的使用都非常廣泛,所以加大電力電子的科技創(chuàng)新有助于推動(dòng)生產(chǎn)力的快速發(fā)展,所以我們應(yīng)該在各個(gè)行業(yè)都應(yīng)該重視電力電子的科技創(chuàng)新,這樣才能有效的推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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