力挺新能源应用 中国IGBT企业可另辟蹊径

今年6月，功率半导体业界的盛会“PCIM China 2010”在上海光大会展中心举行，国内外知名功率半导体厂商向与会观众展示了各自推出的新产品和众多高能效解决方案。记者观察到，功率半导体在新能源领域的应用成为本届展会的热点，而中国功率器件产业的未来发展前景也是业内人士非常关注的话题。

新能源应用推动器件升级

“我们在此次PCIM中国展会的口号就是‘低碳与节能’。”三菱电机功率器件制造所所长西村隆司告诉《中国电子报》记者，“在本届展会上，三菱电机针对可再生能源应用领域推出了两款功率器件产品。”据西村隆司介绍，在这两款产品中，新型PV-IPM可以说是为家用太阳能发电系统量身定做的，PV-IPM可用于将太阳能电池产生的直流电转换成交流电，该产品的面积比以前的产品减小了约30%%，开关电流的损失也将减少25%%；而三菱电机的新型MPD系列IGBT模块则针对大容量的可再生能源设备，其额定电流为前代产品的1.8倍，冷却效果也进一步得到优化，可满足兆瓦级的风能、太阳能发电系统功率变换装置的要求。
在新能源领域的大多数功率变换装置中，IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是最为重要的器件，与欧洲、日本和美国相比，中国在该领域还相对落后，尽管国内也有一些企业和科研机构在进行研发，但产业化进程缓慢，技术上也落后于国外。不过，近年来中国企业为增强自身在IGBT领域的研发和生产能力也做了很多有益的探索。
在本届PCIM展会上，南车时代电气公司电力电子事业部向业界展示了用于机车牵引和新能源领域的功率器件产品。2008年，南车时代电气并购了全球知名的大功率半导体公司——英国Dynex，通过资本运作的手段实现了技术和产业化的跨越式发展。南车时代电气公司电力电子事业部总经理吴煜东在接受记者采访时表示：“目前全球大功率IGBT领域的三大巨头是英飞凌、ABB和三菱电机，与他们相比，Dynex最大的弱点是缺乏一个系统应用平台。因此，南车时代电气并购Dynex，可以利用公司的轨道交通装备制造业务为Dynex的大功率IGBT技术提供应用平台，从而提高公司的整体竞争力。此外，南车时代电气还拥有从事风力发电的事业部，这也将为功率半导体器件在新能源领域提供用武之地。”

新材料是中国企业机会

“在过去20多年中，围绕IGBT器件产生了非常多的专利，欧洲、美国和日本的公司已经在这个领域形成了巨大的技术优势。”飞兆半导体亚太区市场行销暨应用工程副总裁蓝建铜在接受《中国电子报》记者采访时表示，“如果仅就硅基IGBT而言，我认为中国本土企业很难参与竞争。但是，如果使用化合物半导体等新材料，将把IGBT产业引入一个新的竞争平台，在这个领域，中国企业还是有机会的。不过，在我看来，新材料的成熟还需要大约10年的时间。”
据浙江大学电气工程学院长江特聘教授盛况介绍，碳化硅、氮化镓和金刚石是常见的三种宽禁带半导体材料，目前已有多家国外企业批量生产4英寸碳化硅晶圆，6英寸的碳化硅晶圆也将很快出现，使碳化硅成为三种宽禁带材料中最成熟的技术，为碳化硅功率器件的发展提供坚实的基础。“不过，由于碳化硅单晶片和外延材料的价格昂贵，使得碳化硅器件的价格都相当高，这成为它们大规模进入市场应用的一个门槛。”盛况补充道。
国外企业也没有忽视新材料、新器件的研发。“从2009年到2011年的三年间，我们将集中力量研发碳化硅器件。”西村隆司说，“由于碳化硅器件的成本很高，所以，市场对这种器件的认可度取决于它能在多大程度上降低系统的整体成本。举例而言，在高速电气列车上，如果用硅基IGBT，需要配备一个很大的冷却装置；但如果使用碳化硅器件，冷却装置就可以小型化甚至可以省去，这对高速列车而言很有吸引力。因此，碳化硅器件将在特定的领域逐渐发挥其优势。”