電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)院教授、副院長(zhǎng) 張波

　　目前我國(guó)IGBT產(chǎn)業(yè)在國(guó)家政策及重大項(xiàng)目的推動(dòng)及市場(chǎng)牽引下得到了迅速發(fā)展，呈現(xiàn)出大尺寸區(qū)溶（FZ）單晶材料、IGBT芯片工藝和IGBT模塊封裝技術(shù)全面蓬勃發(fā)展的大好局面。

　　我國(guó)IGBT成就顯著

　　天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司研制的6英寸FZ單晶材料已批量應(yīng)用，在國(guó)家“02”科技重大專(zhuān)項(xiàng)的推動(dòng)下，8英寸FZ單晶材料已取得重大突破；電磁灶用1200V NPT型IGBT已由多家企業(yè)（江蘇東光、華潤(rùn)華晶、山東科達(dá)等）批量供貨，這標(biāo)志著我國(guó)國(guó)產(chǎn)IGBT芯片打破了國(guó)外一統(tǒng)天下的局面；基于6英寸和8英寸的平面型和溝槽型1700V、2500V和3300V IGBT芯片已研制出樣品，正進(jìn)行可靠性考核，4500V和6500V IGBT芯片研制也在積極推進(jìn)中；封裝技術(shù)取得重大進(jìn)展。株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司的IGBT功率模塊已在國(guó)內(nèi)地鐵及機(jī)車(chē)上裝車(chē)試運(yùn)營(yíng)，產(chǎn)品性能等同于國(guó)外產(chǎn)品，同時(shí)8英寸IGBT芯片生產(chǎn)線(xiàn)也在建設(shè)中。中國(guó)北車(chē)集團(tuán)屬下的西安永電電氣有限責(zé)任公司生產(chǎn)的6500V/600A IGBT功率模塊已成功下線(xiàn)，使其成為全球第四個(gè)、國(guó)內(nèi)第一個(gè)能夠封裝6500V以上電壓等級(jí)IGBT的廠家。此外，江蘇宏微的IGBT模塊已成功進(jìn)入電焊機(jī)市場(chǎng)，浙江嘉興斯達(dá)的IGBT模塊正積極向國(guó)外市場(chǎng)推廣。材料、設(shè)計(jì)、工藝和封裝是IGBT最重要的，其中最為核心的是設(shè)計(jì)和工藝。目前國(guó)內(nèi)還需在可靠性設(shè)計(jì)和工藝上、特別是與成本和性能密切相關(guān)的薄片工藝上努力探索。

　　雖然國(guó)內(nèi)IGBT行業(yè)近年來(lái)取得了重大進(jìn)展，但我們必須清醒地看到，國(guó)內(nèi)IGBT行業(yè)與國(guó)外還存在巨大差距。差距主要是在芯片生產(chǎn)技術(shù)方面，我們?cè)?00V～600V薄片F(xiàn)S（場(chǎng)阻）結(jié)構(gòu)IGBT芯片生產(chǎn)、高可靠高性能IGBT芯片技術(shù)、壓接式IGBT功率模塊生產(chǎn)技術(shù)等領(lǐng)域與國(guó)際先進(jìn)水平還差之甚遠(yuǎn)。

　　應(yīng)積極發(fā)展寬禁帶器件

　　IGBT是中高功率應(yīng)用的主流，從2010年世界功率半導(dǎo)體市場(chǎng)份額可以明顯看出，IGBT以超過(guò)50%的增長(zhǎng)率高居功率半導(dǎo)體領(lǐng)域之首，并創(chuàng)記錄地達(dá)到32億美元的銷(xiāo)售額。2010年日本羅姆公司宣布量產(chǎn)SiC功率MOSFET，美國(guó)Cree公司隨后也宣布量產(chǎn)1200V SiC功率MOSFET。雖然SiC功率MOSFET性能較硅基IGBT更優(yōu)，但高昂的價(jià)格使其在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)難以取代IGBT。我們期待SiC MOSFET首先在汽車(chē)電子、工業(yè)應(yīng)用等有較大應(yīng)用市場(chǎng)而又對(duì)價(jià)格不太敏感的領(lǐng)域取得突破，從而進(jìn)一步帶動(dòng)SiC電力電子器件的發(fā)展。基于硅基襯底的GaN功率半導(dǎo)體器件是我看好的發(fā)展方向，但目前其主要問(wèn)題是長(zhǎng)期可靠性難以實(shí)現(xiàn)。SiC電力電子器件在中高功率、GaN電力電子在1200V以下的中低功率和多功能集成領(lǐng)域具有發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

　　在此本人大力呼吁，雖然以SiC（碳化硅）及GaN（氮化鎵）為代表的寬禁帶電力電子技術(shù)目前還處于發(fā)展初期，但我們必須高度重視，應(yīng)積極發(fā)展寬禁帶電力電子器件，否則我們將持續(xù)落后。

　　設(shè)計(jì)和加工緊密結(jié)合

　　目前國(guó)際IGBT的發(fā)展主流是8英寸芯片生產(chǎn)線(xiàn)。在國(guó)家2009年立項(xiàng)的“02”科技重大專(zhuān)項(xiàng)IGBT芯片項(xiàng)目中也明確要求發(fā)展8英寸IGBT芯片生產(chǎn)線(xiàn)，并且以市場(chǎng)占有率為考核指標(biāo)。目前華虹NEC等8英寸生產(chǎn)線(xiàn)在IGBT研制中正取得重大進(jìn)展。但我國(guó)還需要在量大面廣的400V～600V薄片F(xiàn)S（場(chǎng)阻）結(jié)構(gòu)IGBT芯片生產(chǎn)和高可靠高性能IGBT芯片技術(shù)等領(lǐng)域加大投入和攻關(guān)力度?？傊袌?chǎng)占有率才是根本。

　　IGBT的發(fā)展趨勢(shì)可以歸納為薄片、場(chǎng)阻型（FS）、更小元胞的溝槽柵單元（Cell）、以載流子注入增強(qiáng)和載流子存儲(chǔ)層為代表的載流子分布優(yōu)化技術(shù)、以逆導(dǎo)（RC）型IGBT為代表的集成技術(shù)。國(guó)際主流IGBT生產(chǎn)企業(yè)均是IDM企業(yè)，并朝8英寸生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展。IGBT的特點(diǎn)是系統(tǒng)應(yīng)用、器件設(shè)計(jì)和工藝加工密切結(jié)合。國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體IDM企業(yè)的生產(chǎn)能力有限，先進(jìn)的工藝在制造廠那邊，而絕大部分系統(tǒng)廠家還沒(méi)有能力獨(dú)立發(fā)展功率半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)線(xiàn)。因此目前國(guó)內(nèi)發(fā)展IGBT應(yīng)以先進(jìn)工藝為基礎(chǔ)，走“虛擬IDM”方式，充分結(jié)合終端用戶(hù)，走產(chǎn)學(xué)研發(fā)展之路，發(fā)揮市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，走出中國(guó)特色，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整合，使我國(guó)最終發(fā)展成為全球功率半導(dǎo)體的研發(fā)生產(chǎn)大國(guó)。