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CCTV新闻联播《国产高压IGBT模块》研制成功!

 9月12日,由中国北车集团所属的上海北车永电电子科技有限公司设计制造的3300V/50A IGBT(绝缘栅双极型晶体管)芯片及其配套3300V/100A FRD芯片在西安通过专家鉴定,宣布研制成功。IGBT芯片是自动控制和功率变换的关键核心部件。中国北车的IGBT器件封 装业务自此将迈开使用自主IGBT高功率“芯脏”替代进口的步伐,有望大幅降低公司IGBT器件封装的成本,提高产品毛利率。

  从股权关系上看,目前上海北车永电公司属于中国北车集团,从事IGBT模块封装业务的西安永电电气有限责任公司则隶属于中国北车股份有限公司。

  成功自主研发出机车“心脏”

  作为新一代功率半导体器件,IGBT器件具有驱动容易、控制简单、开关频率高、导通电压低、通态电流大、损耗小等优点,是自动控制和功率变换的关键核心部件,被广泛应用在轨道交通装备行业、电力系统、工业变频、风电等产业中。在轨道交通领域,牵引传动系统是动车组、机车等装备的核心部件,而IGBT是牵引传动系统的核心部件。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率,提高用电质量,节电30%以上。IGBT器件产业分为IGBT芯片设计、芯片制造和IGBT器件封装三部分。其中芯片设计和制造又是*为尖端的环节,优异IGBT芯片的成本约占IGBT模块的50%左右。

  然而,由于起步较晚、研发难度大,此前国内IGBT芯片设计主要集中在民用级的1200V IGBT上,多由民营企业参与,毛利率较低。而工业级和牵引级的高压大功率IGBT芯片,毛利率较高,目前国内尚无主打产品出现。因而我国广泛应用的优异IGBT芯片基本上依赖进口,在交货周期和采购价格上完全受制于国外ABB、英飞凌、三菱等欧洲和日本少数几家公司。

  中国北车成功自主研发出IGBT芯片后,可根据轨道牵引、智能电网、风力发电、电动汽车等各应用领域的实际需求进行定制化的芯片特性设计。1200A/3300V IGBT模块主要用于地铁、铁路机车和风力发电变流装置中。

  正是鉴于IGBT的重要地位,中国北车、中国南车两大行业巨头都非常重视对其的国产化。不过,与中国北车进行完全的自主研发不同,中国南车通过收购海外公司获得了IGBT技术。在2008年,中国南车收购英国丹尼克斯半导体公司,掌握成熟的IGBT设计、制造和检测技术。中国南车称,其已掌握了从1700伏到6500伏等不同电压等级的IGBT芯片及模块封装、测试、应用技术,拥有IGBT芯片设计—芯片制造—模块封装—系统应用完整产业链。

  产业化前景广阔

  近年来,世界范围内IGBT器件发展迅速,特别是中国发展速度*快,成为IGBT器件*大消费国。未来随着国家节能减排、加强自主**能力等政策的引导和支持,市场的需求量逐年迅猛增长。据统计,目前我国IGBT年需求量已超过75亿元,而且每年以30%以上的速度增长。我国的技术进步和产业升级对IGBT器件有着很强的依赖性,国内IGBT市场供不应求。有关资料预测,到2020年,仅轨道交通电力牵引每年IGBT模块的市场规模不低于10亿元;此外,智能电网市场也将不低于4亿元。

  由于此前IGBT业务基本由国外企业垄断,价格昂贵。据介绍,近年来,中国北车逐渐介入IGBT器件封装业务,获得的毛利率仍然较为理想。中国北车IGBT器件封装生产线*早于2010年10月投产,目前公司IGBT模块产品品种已经达到53种,17类产品处于国际优越水平。2013年8月,公司成功向瑞士ABB公司交付45套大功率IGBT产品,实现了中国大功率IGBT产品进军国际市场的零突破。2013年底,西安永电公司产能将达到焊接型和压接型IGBT模块30万只、智能IGBT模块400万只,满足国内市场对IGBT器件的需求。而中国南车人士则称,该公司IGBT封装业务也已实现销售。

  此次上海北车永电公司3300V/50A IGBT芯片及3300V/100A FRD芯片研发成功后,西安永电公司将采用北车自身的IGBT芯片,将大幅度降低IGBT模块成本。据介绍,国产化后,中国北车IGBT模块的成本将较进口产品低20-30%,将从整体上为中国北车毛利率的提高做出贡献。搭载自主芯片的IGBT器件,还可在风电等领域实现销售。而在机车领域,经过一段时间的实际运行检验后,也将正式投入市场。
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