每年送出12億!高鐵芯片僅日本掌握,我國國企僅用5年成功突破

中國在高鐵建設上雖然起步相對於德日較晚,但是現在整體的規模和質量已經是全球首屈一指。不過作為在高鐵技術上研發歷程較久的德國日本,它們在高鐵上還是有著自己的一席之地。日本和德國在高鐵所用的大功率IGBT芯片量產上就曾處於長達半世紀的壟斷地位,而中國此前在IGBT芯片領域一直沒有突破性進展,

每年需要耗費巨資從日本三菱進口高速列車所需的IGBT芯片,但是現在中國中車株洲歷經5年研發,已經有能力自主研發出高壓IGBT芯片。

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出品|國器

IGBT芯片被稱之為高鐵的核芯總體器件佈局分為三大部分

IGBT芯片其實就是一種可以做到能源變換與傳輸的複合全控型電壓驅動式半導體器件,是影響高速列車和大功率機車驅動系統扭矩,以及最大輸出功率的重要配置,這也是其被稱為高鐵以及機車“核芯”的主要原因。據瞭解芯片是IGBT器件中最為核心的三大部分之一,也是技術最難以攻克的部分。一塊麵積僅為巴掌大小的IGBT器件往往包含36個五萬電子單元的芯片,如此大的規模讓芯片加工的步驟精細難度提升,同時也意味著研發過程中失敗導致的成本負擔大大加重。

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10多年前中國高鐵每年要向國外購買高達12億的IGBT芯片

而中國高鐵佈局規模的不斷擴大也意味著對IGBT芯片需求量的增加。根據數據顯示,中國在2008年IGBT芯片進口金額上就已經達到了12億之多。一列動車組就需要價值25萬左右的芯片,而每個高鐵的動車組數量卻不僅僅是一列。而且中國從國外進口IGBT芯片往往會受到各種因素的限制,比如僅能購買成品以及交付時間長。所以為了突破國外壟斷以及加快高鐵核心部件的研發,中國在2007年正式向IGBT芯片研發領域進軍,不過最終效果甚微。但直至中國中車抓住機會,收購了擁有先進IGBT技術的英國丹尼克斯半導體公司,中國IGBT芯片研發境況才有了好轉。

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中國中車在該公司技術的基礎上成功攻克了3300V軌道交通的IGBT芯片

IGBT芯片、模塊封裝、可靠性試驗以及系統應用都是中國IGBT器件研發中需要攻克的幾大難點。而中國中車株洲科研團隊在丹尼克斯公司IGBT技術的基礎上,通過長時間的不斷鑽研終於在2012年正式將3300V軌道交通的IGBT芯片研發出來,並且成功通過了相關技術鑑定,為中國IGBT芯片國產發展打響了第一炮。目前中車株洲公司在新一代IGBT芯片技術已經頗有建樹。據瞭解中國復興號所配備的牽引變流器就是中車株洲公司利用IGBT芯片技術打造出來的。

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中車株洲公司IGBT芯片技術不斷突破並且實現了向國外出口技術

據瞭解目前中國的高鐵總里程已經突破了三萬公里。這樣的基建速度和質量背後也是不乏科研團隊的助力。其實中車株洲公司的IGBT芯片技術已經不再侷限在高速列車中了,目前中車株洲公司已經在逐漸向著大功率機車IGBT芯片進發,2015年第一次出口到國外的高功率IGBT芯片就是被應用到WAG-9機車項目中。以後中車株洲公司的IGBT芯片技術也有可能會進入到航空領域中。畢竟IGBT技術在機械、智能電網、新能源裝備甚至特種裝備等多種領域中都有著重要作用。


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