《自主化8英寸高压IGBT制造技术及产业化》

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绝缘栅双极晶体管(IGBT)是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)和双极结型晶体管(BJT)复合而成的电压驱动型功率器件,被誉为电能转换与传输的“CPU”,是实现“绿色、高效、智能”电力电子装置的核心芯片。

高压IGBT是轨道交通、智能电网、新能源等高端应用的基础器件,因技术复杂、制造难度大,国内一直未能突破,严重制约了传统产业转型升级、战略性新兴产业健康发展与国民经济安全稳定运行。

该项目从关键技术创新、生产线建设、核心产品开发三个层面重点攻关,打破了国外高端IGBT技术垄断,实现了从研发、制造到应用完全国产化,推动了中国IGBT产业“从无到强”的跨越式发展。主要创新成果有:

率先突破了高压IGBT支撑技术。针对高压IGBT所面临的低损耗、高耐压和可靠性技术难题,首创基于低温缓冲层的背面加工、基于半绝缘多晶硅(SIPOS)的边缘钝化保护、基于低应力厚铜的金属化等关键支撑技术,引领新一代高压IGBT技术进步。

探索并自主建成全球第一条8英寸高压IGBT专业生产线。针对高压IGBT的薄片、深结、厚膜、深槽结构特征带来的加工难题,系统研究、论证并提出高压IGBT工艺、设备、基础设施解决方案并自主完成8英寸高压IGBT生产线建设,首创“高温厚片+低温薄片”的工艺路线,率先开发出8英寸高压IGBT成套工艺,在全球首次实现了高压IGBT制造从6英寸到8英寸的技术跨越。

自主设计8英寸1700V-6500VIGBT并实现产业化。针对高压IGBT高电压、大电流、宽安全工作区应用需求,首创以U形元胞、多重缓冲层为代表的高压IGBT设计技术,自主开发了1700V-6500V系列产品,导通损耗和关断能力等进入国际最优行列。

自主8英寸IGBT实现批量应用并进入东南亚、欧洲市场。轨道交通领域装车743台(列),实现厦门柔直、渝鄂背靠背联网等电网重大标志性工程应用10289只,实现销售收入超过22.8亿元。打破国外IGBT长期市场垄断,促使国内进口IGBT平均价格下降了1/3,每年节约外汇数十亿元,大大提高了国内用户在IGBT领域的国际话语权,支撑了“中国制造2025”、“一带一路”等国家重大战略实施。

项目历时5年,锻造了一支“IGBT技术研发与产业化”创新团队,入选国家重点领域创新团队,成功申报并建成新型功率半导体器件国家重点实验室;

获发明专利授权28项(获中国专利优秀奖1项),发表论文50余篇。该项目曾获中国电子学会一等奖、中国电工学会科学技术一等奖;打造了自主、安全、可控的IGBT技术体系和IGBT“芯片-模块-应用”完整产业链,成果被鉴定为国际领先水平,推动了国内IGBT行业整体技术进步与产业发展。

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