升級“中國芯”_中車時代電氣第三代功率半導體器件生產(chǎn)線建設見聞
2月7日,株洲中車時代電氣SiC(碳化硅)生產(chǎn)線上,工人忙著生產(chǎn)。
透過通透的玻璃擋板,可以看到從頭到腳“全副武裝”的粉色制服技術人員和藍色制服設備人員,在一臺臺儀器前低頭忙碌,整個車間清潔得更像是外科手術室或生化實驗室。
2月8日,記者來到中車株洲電力機車研究所有限公司(以下簡稱“中車株洲所”)旗下子公司——株洲中車時代電氣股份有限公司(以下簡稱“時代電氣”),探訪剛剛組建的第三代功率半導體器件SiC(碳化硅)芯片生產(chǎn)線。
該生產(chǎn)線是國內首條6英寸SiC芯片生產(chǎn)線,獲得了國家“02”專項、國家發(fā)改委新材料專項等重點項目支持。
進入?yún)⒂^通道前,所有人員都必須換上白色的制服和鞋子。即便如此,也只能在車間外隔著玻璃進行參觀。進入車間內部的員工還有更嚴格的要求,必須戴上頭罩、口罩、手套,穿上全身嚴實的制服。
“車間比手術室更清潔,對懸浮顆??刂品浅栏?,每立方米空間尺寸大于0.1微米的懸浮顆粒不超過10顆;每一個顆粒都有可能損壞一顆芯片。”時代電氣半導體事業(yè)部SiC產(chǎn)品開發(fā)部部長李誠瞻說。
這是目前國際SiC芯片生產(chǎn)線的最高標準。
李誠瞻介紹,功率半導體器件生產(chǎn)經(jīng)歷了晶閘管、IGBT和SiC三代技術,SiC是目前最先進的技術,將在未來5年成為行業(yè)主流。
“通俗地講,功率半導體器件就是高鐵列車等的核心動力心臟。”李誠瞻介紹,中車株洲所自主研制生產(chǎn)的IGBT芯片,讓中國高鐵上安裝上了“中國芯”。
2010年左右,時代電氣開始構思SiC芯片。當時最新的技術都被國外壟斷,通過完全自主摸索,一點一點完成可實施方案。
與IGBT相比,SiC能夠有效提高系統(tǒng)效率,降低能耗,減小系統(tǒng)裝置體積與重量,提高系統(tǒng)可靠性,可使高速列車電力轉換損耗降低30%至50%。
為了盡快將升級版“中國芯”推向市場,項目組犧牲了很多休息時間,付出了巨大的努力。
生產(chǎn)廠房2017年8月才交付使用,12月SiC芯片生產(chǎn)線便完成了工藝設備技術調試,今年1月首批芯片試制成功。眼下,工作人員正在繼續(xù)提高工藝的穩(wěn)定性,為產(chǎn)品量產(chǎn)做最后沖刺。
“每道工序需要在十幾甚至幾十項工藝參數(shù)間取得平衡,工作難度非常大。”薄膜組技術人員陳喜明介紹,幸運的話,可以經(jīng)過10來次的調試找到最優(yōu)工藝參數(shù);有的卻需要數(shù)十次上百次,最多的一次經(jīng)過了500多次調整。
“很多企業(yè)前來對接,目前已有來自軌道交通、電動汽車、新能源等領域的訂單,我們要盡快實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn),加快推向市場,這也是我國功率半導體器件搶占未來科技和產(chǎn)業(yè)制高點的需要,”李誠瞻說,預計到2023年,全球SiC功率半導體器件市場可達到100億美元。