上海北車永電電子科技有限公司設(shè)計制造的3300V/50AIGBT（絕緣柵雙極型晶體管）芯片及其配套3300V/100AFRD芯片在西安通過專家鑒定，宣布研制成功。IGBT芯片是自動控制和功率變換的關(guān)鍵核心部件。中國北車的IGBT器件封裝業(yè)務(wù)自此將邁開使用自主IGBT高功率“芯臟”替代進(jìn)口的步伐，有望大幅降低公司IGBT器件封裝的成本，提高產(chǎn)品毛利率。

從股權(quán)關(guān)系上看，目前上海北車永電公司屬于中國北車集團(tuán)，從事IGBT模塊封裝業(yè)務(wù)的西安永電電氣有限責(zé)任公司則隸屬于中國北車股份有限公司。

成功自主研發(fā)出機車“心臟”

作為新一代功率半導(dǎo)體器件，IGBT器件具有驅(qū)動容易、控制簡單、開關(guān)頻率高、導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小等優(yōu)點，是自動控制和功率變換的關(guān)鍵核心部件，被廣泛應(yīng)用在軌道交通裝備行業(yè)、電力系統(tǒng)、工業(yè)變頻、風(fēng)電等產(chǎn)業(yè)中。在軌道交通領(lǐng)域，牽引傳動系統(tǒng)是動車組、機車等裝備的核心部件，而IGBT是牽引傳動系統(tǒng)的核心部件。采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率，提高用電質(zhì)量，節(jié)電30%以上。IGBT器件產(chǎn)業(yè)分為IGBT芯片設(shè)計、芯片制造和IGBT器件封裝三部分。其中芯片設(shè)計和制造又是最為尖端的環(huán)節(jié)，高端IGBT芯片的成本約占IGBT模塊的50%左右。

然而，由于起步較晚、研發(fā)難度大，此前國內(nèi)IGBT芯片設(shè)計主要集中在民用級的1200VIGBT上，多由民營企業(yè)參與，毛利率較低。而工業(yè)級和牽引級的高壓大功率IGBT芯片，毛利率較高，目前國內(nèi)尚無主打產(chǎn)品出現(xiàn)。因而我國廣泛應(yīng)用的高端IGBT芯片基本上依賴進(jìn)口，在交貨周期和采購價格上完全受制于國外ABB、英飛凌、三菱等歐洲和日本少數(shù)幾家公司。

中國北車成功自主研發(fā)出IGBT芯片后，可根據(jù)軌道牽引、智能電網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電、電動汽車等各應(yīng)用領(lǐng)域的實際需求進(jìn)行定制化的芯片特性設(shè)計。1200A/3300VIGBT模塊主要用于地鐵、鐵路機車和風(fēng)力發(fā)電變流裝置中。

正是鑒于IGBT的重要地位，中國北車、中國南車[-0.94%資金研報]兩大行業(yè)巨頭都非常重視對其的國產(chǎn)化。不過，與中國北車進(jìn)行完全的自主研發(fā)不同，中國南車通過收購海外公司獲得了IGBT技術(shù)。在2008年，中國南車收購英國丹尼克斯半導(dǎo)體公司，掌握成熟的IGBT設(shè)計、制造和檢測技術(shù)。中國南車稱，其已掌握了從1700伏到6500伏等不同電壓等級的IGBT芯片及模塊封裝、測試、應(yīng)用技術(shù)，擁有IGBT芯片設(shè)計—芯片制造—模塊封裝—系統(tǒng)應(yīng)用完整產(chǎn)業(yè)鏈。

產(chǎn)業(yè)化前景廣闊

近年來，世界范圍內(nèi)IGBT器件發(fā)展迅速，特別是中國發(fā)展速度最快，成為IGBT器件最大消費國。未來隨著國家節(jié)能減排、加強自主創(chuàng)新能力等政策的引導(dǎo)和支持，市場的需求量逐年迅猛增長。據(jù)統(tǒng)計，目前我國IGBT年需求量已超過75億元，而且每年以30%以上的速度增長。我國的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級對IGBT器件有著很強的依賴性，國內(nèi)IGBT市場供不應(yīng)求。有關(guān)資料預(yù)測，到2020年，僅軌道交通電力牽引每年IGBT模塊的市場規(guī)模不低于10億元；此外，智能電網(wǎng)市場也將不低于4億元。

由于此前IGBT業(yè)務(wù)基本由國外企業(yè)壟斷，價格昂貴。據(jù)介紹，近年來，中國北車逐漸介入IGBT器件封裝業(yè)務(wù)，獲得的毛利率仍然較為理想。中國北車IGBT器件封裝生產(chǎn)線最早于2010年10月投產(chǎn)，目前公司IGBT模塊產(chǎn)品品種已經(jīng)達(dá)到53種，17類產(chǎn)品處于國際領(lǐng)先水平。2013年8月，公司成功向瑞士ABB公司交付45套大功率IGBT產(chǎn)品，實現(xiàn)了中國大功率IGBT產(chǎn)品進(jìn)軍國際市場的零突破。2013年底，西安永電公司產(chǎn)能將達(dá)到焊接型和壓接型IGBT模塊30萬只、智能IGBT模塊400萬只，滿足國內(nèi)市場對IGBT器件的需求。而中國南車人士則稱，該公司IGBT封裝業(yè)務(wù)也已實現(xiàn)銷售。

此次上海北車永電公司3300V/50AIGBT芯片及3300V/100AFRD芯片研發(fā)成功后，西安永電公司將采用北車自身的IGBT芯片，將大幅度降低IGBT模塊成本。據(jù)介紹，國產(chǎn)化后，中國北車IGBT模塊的成本將較進(jìn)口產(chǎn)品低20-30%，將從整體上為中國北車毛利率的提高做出貢獻(xiàn)。搭載自主芯片的IGBT器件，還可在風(fēng)電等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)銷售。而在機車領(lǐng)域，經(jīng)過一段時間的實際運行檢驗后，也將正式投入市場。