今年6月，功率半導(dǎo)體業(yè)界的盛會(huì)“PCIM China 2010”在上海光大會(huì)展中心舉行，國(guó)內(nèi)外知名功率半導(dǎo)體廠商向與會(huì)觀眾展示了各自推出的新產(chǎn)品和眾多高能效解決方案。功率半導(dǎo)體在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用成為本屆展會(huì)的熱點(diǎn)，而中國(guó)功率器件產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景也是業(yè)內(nèi)人士非常關(guān)注的話題。
新能源應(yīng)用推動(dòng)器件升級(jí)
“我們?cè)诖舜蜳CIM中國(guó)展會(huì)的口號(hào)就是‘低碳與節(jié)能’。”三菱電機(jī)功率器件制造所所長(zhǎng)西村隆司告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，“在本屆展會(huì)上，三菱電機(jī)針對(duì)可再生能源應(yīng)用領(lǐng)域推出了兩款功率器件產(chǎn)品。”據(jù)西村隆司介紹，在這兩款產(chǎn)品中，新型PV-IPM可以說(shuō)是為家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)量身定做的，PV-IPM可用于將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，該產(chǎn)品的面積比以前的產(chǎn)品減小了約30%，開關(guān)電流的損失也將減少25%；而三菱電機(jī)的新型MPD系列IGBT模塊則針對(duì)大容量的可再生能源設(shè)備，其額定電流為前代產(chǎn)品的1.8倍，冷卻效果也進(jìn)一步得到優(yōu)化，可滿足兆瓦級(jí)的風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)功率變換裝置的要求。
在新能源領(lǐng)域的大多數(shù)功率變換裝置中，IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是最為重要的器件，與歐洲、日本和美國(guó)相比，中國(guó)在該領(lǐng)域還相對(duì)落后，盡管國(guó)內(nèi)也有一些企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在進(jìn)行研發(fā)，但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢，技術(shù)上也落后于國(guó)外。不過(guò)，近年來(lái)中國(guó)企業(yè)為增強(qiáng)自身在IGBT領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)能力也做了很多有益的探索。
在本屆PCIM展會(huì)上，南車時(shí)代電氣公司電力電子事業(yè)部向業(yè)界展示了用于機(jī)車牽引和新能源領(lǐng)域的功率器件產(chǎn)品。2008年，南車時(shí)代電氣并購(gòu)了全球知名的大功率半導(dǎo)體公司——英國(guó)Dynex，通過(guò)資本運(yùn)作的手段實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的跨越式發(fā)展。南車時(shí)代電氣公司電力電子事業(yè)部總經(jīng)理吳煜東在接受記者采訪時(shí)表示：“目前全球大功率IGBT領(lǐng)域的三大巨頭是英飛凌、ABB和三菱電機(jī)，與他們相比，Dynex最大的弱點(diǎn)是缺乏一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)。因此，南車時(shí)代電氣并購(gòu)Dynex，可以利用公司的軌道交通裝備制造業(yè)務(wù)為Dynex的大功率IGBT 技術(shù)提供應(yīng)用平臺(tái)，從而提高公司的整體競(jìng)爭(zhēng)力。此外，南車時(shí)代電氣還擁有從事風(fēng)力發(fā)電的事業(yè)部，這也將為功率半導(dǎo)體器件在新能源領(lǐng)域提供用武之地。”
新材料是中國(guó)企業(yè)機(jī)會(huì)
“在過(guò)去20多年中，圍繞IGBT器件產(chǎn)生了非常多的專利，歐洲、美國(guó)和日本的公司已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域形成了巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。”飛兆半導(dǎo)體亞太區(qū)市場(chǎng)行銷暨應(yīng)用工程副總裁藍(lán)建銅在接受記者采訪時(shí)表示，“如果僅就硅基IGBT而言，我認(rèn)為中國(guó)本土企業(yè)很難參與競(jìng)爭(zhēng)。但是，如果使用化合物半導(dǎo)體等新材料，將把IGBT產(chǎn)業(yè)引入一個(gè)新的競(jìng)爭(zhēng)平臺(tái)，在這個(gè)領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)還是有機(jī)會(huì)的。不過(guò)，在我看來(lái)，新材料的成熟還需要大約10年的時(shí)間。”
據(jù)浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院長(zhǎng)江特聘教授盛況介紹，碳化硅、氮化鎵和金剛石是常見(jiàn)的三種寬禁帶半導(dǎo)體材料，目前已有多家國(guó)外企業(yè)批量生產(chǎn)4英寸碳化硅晶圓，6英寸的碳化硅晶圓也將很快出現(xiàn)，使碳化硅成為三種寬禁帶材料中最成熟的技術(shù)，為碳化硅功率器件的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。“不過(guò)，由于碳化硅單晶片和外延材料的價(jià)格昂貴，使得碳化硅器件的價(jià)格都相當(dāng)高，這成為它們大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用的一個(gè)門檻。”盛況補(bǔ)充道。
國(guó)外企業(yè)也沒(méi)有忽視新材料、新器件的研發(fā)。“從2009年到2011年的三年間，我們將集中力量研發(fā)碳化硅器件。”西村隆司說(shuō)，“由于碳化硅器件的成本很高，所以，市場(chǎng)對(duì)這種器件的認(rèn)可度取決于它能在多大程度上降低系統(tǒng)的整體成本。舉例而言，在高速電氣列車上，如果用硅基IGBT，需要配備一個(gè)很大的冷卻裝置；但如果使用碳化硅器件，冷卻裝置就可以小型化甚至可以省去，這對(duì)高速列車而言很有吸引力。因此，碳化硅器件將在特定的領(lǐng)域逐漸發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。”