升级“中国芯”

——中车时代电气第三代功率半导体器件生产线建设见闻
2月7日,株洲中车时代电气SiC(碳化硅)生产线上,工人忙着生产。湖南日报记者童迪摄湖南日报记者周月桂通讯员姜杨敏透过通透的玻璃挡板,可以看到从头到脚“全副武装”的粉色制服技术人员和蓝色制服设备人员,在一台台仪器前低头忙碌,整个车间清洁得更像是外科手术室或生化实验室。2月8日,记者来到中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称“中车株洲所”)旗下子公司——株洲中车时代电气股份有限公司(以下简称“时代电气”),探访刚刚组建的第三代功率半导体器件SiC(碳化硅)芯片生产线。该生产线是国内首条6英寸SiC芯片生产线,获得了国家“02”专项、国家发改委新材料专项等重点项目支持。进入参观通道前,所有人员都必须换上白色的制服和鞋子。即便如此,也只能在车间外隔着玻璃进行参观。进入车间内部的员工还有更严格的要求,必须戴上头罩、口罩、手套,穿上全身严实的制服。“车间比手术室更清洁,对悬浮颗粒控制非常严格,每立方米空间尺寸大于0.1微米的悬浮颗粒不超过10颗;每一个颗粒都有可能损坏一颗芯片。”时代电气半导体事业部SiC产品开发部部长李诚瞻说。这是目前国际SiC芯片生产线的最高标准。李诚瞻介绍,功率半导体器件生产经历了晶闸管、IGBT和SiC三代技术,SiC是目前最先进的技术,将在未来5年成为行业主流。“通俗地讲,功率半导体器件就是高铁列车等的核心动力心脏。”李诚瞻介绍,中车株洲所自主研制生产的IGBT芯片,让中国高铁上安装上了“中国芯”。2010年左右,时代电气开始构思SiC芯片。当时最新的技术都被国外垄断,通过完全自主摸索,一点一点完成可实施方案。与IGBT相比,SiC能够有效提高系统效率,降低能耗,减小系统装置体积与重量,提高系统可靠性,可使高速列车电力转换损耗降低30%至50%。为了尽快将升级版“中国芯”推向市场,项目组牺牲了很多休息时间,付出了巨大的努力。生产厂房2017年8月才交付使用,12月SiC芯片生产线便完成了工艺设备技术调试,今年1月首批芯片试制成功。眼下,工作人员正在继续提高工艺的稳定性,为产品量产做最后冲刺。“每道工序需要在十几甚至几十项工艺参数间取得平衡,工作难度非常大。”薄膜组技术人员陈喜明介绍,幸运的话,可以经过10来次的调试找到最优工艺参数;有的却需要数十次上百次,最多的一次经过了500多次调整。“很多企业前来对接,目前已有来自轨道交通、电动汽车、新能源等领域的订单,我们要尽快实现稳定生产,加快推向市场,这也是我国功率半导体器件抢占未来科技和产业制高点的需要,”李诚瞻说,预计到2023年,全球SiC功率半导体器件市场可达到100亿美元。
本文来源:湖南日报 打印全文 责任编辑:zs40211
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