中車拿下高鐵自主化最后難關 大功率核心芯片商機超百億

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◎每經記者 李卓

“中國制造”再添新砝碼。昨日（10月22日），隸屬中國中車（601766，SH）的永濟新時速電機電器有限責任公司（以下簡稱永濟電機）發布具有完全自主知識產權的6500V/200A高壓大功率IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊。

在軌道交通領域，高壓大功率IGBT模塊在電傳動系統部件中發揮著關鍵作用，被稱為大功率交流機車運行的“心臟”。2014年，雖然自主化牽引傳動系統和網絡控制系統陸續投入使用，但所有機車車輛用6500VIGBT芯片仍然依賴進口。

中科院院士、中國中車首席技術顧問鄒世昌在接受包括《每日經濟新聞》在內的媒體采訪時表示，這次中國“芯”研發成功，意味著完全替代了國外同類產品在我國地鐵和鐵路機車變流器中的“核芯”位置。打破國外壟斷，降低了我國軌道交通、風力發電等產業發展過程中的經濟風險，更加有利于推動中國高鐵和大功率機車核心技術完全自主，可以說破除了高鐵自主化的最后一道難關。

每年進口花費數百億

在高壓大功率IGBT芯片方面，由于對IGBT芯片可靠性要求非常高，此前，我國還沒有廠家能夠實現6500VIGBT芯片本土產業化。為此，國內企業每年需花費數百億元資金從國外采購IGBT產品。“國外采購周期長達數月甚至一年以上，嚴重制約了我國軌道交通裝備的自主創新和民族品牌創立，大大降低了國內動車、機車裝備在國際市場的競爭力。”永濟電機相關人士告訴《每日經濟新聞》記者。

記者了解到，每個6500/200AIGBT模塊由8個指甲大小的“芯片”封裝而成。但就是這個比成人巴掌略大的IGBT模塊，卻是高鐵列車和大功率機車上最神奇和關鍵的部件之一，直接影響著高鐵列車是否能夠瞬間起跑、舒適飛馳以及穩定停車。“不同功率等級的電力設備，需要采用IGBT芯片及其封裝而成的IGBT模塊進行電能的轉換和控制。比如在高鐵列車上，電網2.5萬伏的高壓交流電經過降壓、整流、逆變等方式轉換成三相交流電，從而驅動列車奔跑。”永濟電機技術人員介紹說。

這次發布的具有完全自主知識產權的高壓大功率6500V/200AIGBT模塊，技術上采用焊接形式，實現了國產IGBT芯片多片和FRD芯片并聯，完成“中國芯”6500V/200AIGBT的一體化模塊式封裝設計，替代了國外同類產品在地鐵和鐵路機車變流器中使用。據介紹，目前，該IGBT模塊已先后完成了功率單元、輔助變流柜及機車裝車三個階段試驗。其中，機車裝車上線運行試驗超過5萬公里。

提升中國裝備競爭力

為市場關注的是，經專家組評論形成的鑒定結果，這次發布的具有完全自主知識產權的6500V/200A高壓大功率IGBT模塊已經達到商業化應用水平。

鄒世昌告訴《每日經濟新聞》記者，IGBT尤其是耐高電壓高電流的IGBT，堪稱“半導體領域的珠穆朗瑪峰”。這項技術過去研發的難點主要是半導體產業基礎差，所以從研發到完全實現自主化費時較長，一共花了8年時間。下一步，就要擴大產量，盡早實現產品的商業化。

近年來，隨著全球綠色節能經濟產業的深入發展，中國已成為IGBT模塊最大消費國，年增長規模保持在20%。特別是國家提出“中國制造2025”發展規劃之后，工業智能化和綠色化發展成為主題，對智能控制芯片和IGBT等功率半導體有了更多需求。

而軌道交通行業對IGBT需求潛力更加巨大。永濟電機技術人員對記者表示，高速動車組、大功率電力機車上，大功率IGBT模塊都是必備的要件；包括蓬勃發展的城際列車、城軌列車市場對IGBT也有著巨量的需求；在風電、船舶等需要高壓IGBT支撐的行業同樣如此。

鄒世昌估計，此前國內每年進口IGBT所花費的數額就高達100億~200億元，自主化以后，國內企業購買成本相比進口將有大大節省。

業內人士進一步評價認為，以IGBT為代表的核心部件自主化，商業前景不止于核心部件本身；未來，因為能在國際上徹底改變技術受制于人的境地，在以高鐵、船舶、航空航天、核電、風電等為代表的中國高端裝備走出去過程中，能夠提升競爭砝碼，從而產生更大的商業效應。