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对于国内厂商来说,生产IGBT之难主要来自于两点:
1.设计工艺难——费人;
2.制造技术难——费钱。
从原理看,IGBT就是一个简单的电路,但是其属于电力电子芯片,
IGBT的设计需保证开闭合损耗、抗短路能力和导通压降(控制热量)三者处于均衡状态,与参数调整优化十分特殊和复杂,并且IGBT对背面工艺和减薄工艺
(对已完成功能的晶圆的背面基体材料进行磨削,去掉一定厚度的材料)
技术的要求很高。
制造层面,IGBT可以分为IDM模式
(有晶圆厂)
和Fabless模式
(无晶圆厂)。
通常情况下,国外的厂商发展历史较长、流动资金充足,往往会选择IDM模式,这种方式的优点在于
产能、工艺都可控,而且能把核心技术掌握在自己手中。
面对这些困局,比亚迪与中车株洲在当时同时选择了以收购开辟一条新道路。
2008年,比亚迪董事长王传福宣布一则公告,直接把自己推上舆论的焦点
:比亚迪以1.7亿元收购宁波中纬半导体公司。市场顿时引起一片哗然,彼时的比亚迪已经收购秦川汽车,靠着比亚迪F3成功打开了汽车市场,从电池制造商转型为全国第一汽车企业。
而宁波中纬半导体则是宁波市政府白白投了30亿的失败项目。当时文章对于比亚迪的报道无一不是质疑与不解,“比亚迪至少亏20亿”、“王传福2亿杀入销金窟”等声音不绝于耳。
图片来自网络
当时本该如日中天的比亚迪股价也因此一落千丈。
2008年7月24日 比亚迪股价跌至5.827港元/股
直到2009年,比亚迪IGBT 1.0横空出世,让中国在IGBT技术上实现了从零到一的突破,人们才明白王传福收购宁波中纬半导体不是心血来潮。
紧接着,比亚迪推出了IGBT 2.0和IGBT2.5,虽然在当时都未激起太大的涟漪,但这只是比亚迪实现自产IGBT芯片的初步尝试,往后更新的芯片搭配比亚迪自产的新能源车,才让比亚迪迎来了属于它的春天。
此时,中车株洲也迎来了一个绝佳机会。
2008年的金融危机,使得丹尼克斯——一家掌握IGBT关键技术的英国大功率半导体企业——股价重挫、资金困窘,在市场扩展上无力可施,最终面临破产。刚上市的中车株洲随即决定以大约一亿元人民币的价格收购了丹尼克斯,随后投入巨资,将丹尼克斯的4英寸IGBT生产线升级为6英寸生产线。
中车株洲此举的背后在于,其长期专注于攻克轨交电气系统,深知IGBT对于轨交电气系统的重要性:
IGBT在电气系统中相当于一个“闸门”,把电流疏通过去实现电流与电压之间的精细控制,便能让列车在启动后即刻提速至300公里/时以上。
一辆八节的高铁上大约会用到128个IGBT模块,每个模块24个IGBT芯片,而一个指甲盖大小的IGBT大约包含五万个纳米级的元件,能抗住6500V高压,每秒可实现10万次电流开关动作。
就是这样一个指甲盖大小的IGBT,
中国每年都要用掉将近10万只,进口IGBT芯片的金额更是高达12亿元之多。
通常,一个芯片模组就高达1万元,并且产品交货周期很长,根本无法满足中国高速发展的高铁建设规模。
为了更好地实现中国高铁自主建造,中车株洲在收购丹尼克斯之后就开始了“背水一战”。此时,中车株洲内部也出现了两种不同的声音:
一种坚持原封不动地将丹尼克斯6英寸IGBT生产线复制到国内,尽快实现产业化;另一种则认为应该升级技术,建设一条比丹尼克斯基地更为先进的8英寸IGBT生产线。
中车株洲研究所董事长丁荣军力排众议,提出基于丹尼克斯的技术,充分吸收IGBT的创新发展成果,果断拍板建设8英寸IGBT生产线。
“不能总是追赶别人,我们要超越。”
丁院士在一线对员工进行工作指导 图片来自《中华儿女》
斯达半导也在这几年赶上了好时候。
作为麻省理工学院电子材料博士的沈华,一毕业就加入了西门子微电子部门,后因业务分拆跟随部门来到英飞凌,再然后沈华来到了Xilinx,Inc——一家位于硅谷的著名FPGA公司,负责新产品的开发,2003年开始负责当时最先进的65纳米工艺技术。
2005年,沈华作为曾经英飞凌的老将,决定组建属于自己的公司。
而就在一年后,国家科技部宣布将IGBT的研制列为七大课题之一,投入巨资集中研发。
站在风口的斯达半导,2008年获得了国家发改委800万元和工信部100万元的项目资金资助,创始人沈华也在随后入选首批“留学人员回国创业启动支持计划”。
斯达半导一开始选择了从组装IGBT模块入手,沈华拥有良好的渠道关系,加上斯达的高管们本就对国外同行的状况了如指掌,又与国内客户近距离沟通的机会,使得斯达占据了天时、地利、人和三要素,在国内客户需求和供货速度上都展现了前所未有的优势。
就在中国IGBT厂商努力前进追赶国外IGBT技术的时候,一道政策的发布像是一剂催化剂,打开了中国新能源车的发展历程,也间接加速了中国的IGBT事业。