从梦想到现实，打造中国电力电子器件“国之重器”

以下文章来源于Bodos功率系统

赛晶IGBT生产线竣工投产纪实

6月23日，赛晶亚太半导体IGBT生产线竣工投产仪式在赛晶IGBT生产基地成功举办。世界电动汽车协会创始主席及轮值主席、中国工程院院士陈清泉；中国科学院电工研究所研究部主任温旭辉；中共嘉兴市委常委、嘉善县委书记洪湖鹏；嘉善县人民政府副县长郁晓凡；中共嘉善经济技术开发区管委会党委书记钱慧；赛晶科技集团有限公司（以下简称：赛晶科技）董事长项颉，以及赛晶科技董事龚任远、岳周敏、张灵、陈世敏、赵航、梁铭枢、张学军等领导出席仪式，共同见证了赛晶IGBT生产线竣工投产的历史时刻。

赛晶亚太半导体IGBT生产线投产仪式现场

期间，与会人员参观了赛晶亚太半导体IGBT生产线及赛晶科技展厅，观看了赛晶IGBT研发规划，见证了IGBT智能生产线，并与中国工程院院士陈清泉进行了深入交流，项颉董事长还接受了媒体采访。

中国工程院院士陈清泉（左）与赛晶科技董事长项颉（右）

嘉宾致辞、精彩纷呈

陈清泉院士在致辞中表示，赛晶亚太IGBT项目的落成是嘉善集成电路产业生态初步显现的生动缩影。他对赛晶科技在内的科技创新企业提出了前瞻性、独特性、高端性等三方面期许，要更加注重人才和核心技术的培育创新，重视政府政策的驱动。在经营方面，应该要更加了解市场，懂得市场，并善于利用金融的力量谋发展，为中国成为科技强国做出贡献。

中国工程院院士陈清泉致辞

洪湖鹏书记在致辞中表示，在中国共产党建党一百周年前夕，赛晶亚太IGBT大功率半导体项目作为嘉善发展数字经济领域引进的头部企业，对嘉善数字经济发展具有里程碑意义。希望借助赛晶亚太IGBT等优质项目的带动，借势借力，努力引进更多优质的集成电路企业，逐步完善产业链。

中共嘉兴市委常委、嘉善县委书记洪湖鹏致辞

项颉董事长在致辞中说，习近平总书记指出：关键核心技术就是国之重器。IGBT正是这样的一项关键技术、大国重器。IGBT对新能源汽车、轨道交通、智能电网、节能环保等众多国家战略性新兴产业的发展，具有重要意义。国家“十四五”规划，也将IGBT列为了亟待攻关的科技前沿领域之一。

赛晶科技董事长项颉致辞

赛晶科技作为中国电力电子器件创新研发和国产化的先锋，依托深厚的行业积累和国际一流的技术团队，以打造国际领先水平的国产IGBT为使命，于2019年3月正式启动了自主技术IGBT项目。随后，2019年7月赛晶科技IGBT项目正式签约落户嘉善，2020年6月赛晶科技IGBT生产基地动工建设，同年9月首款IGBT芯片和模块产品正式推出。

他表示，生产线正式投产是赛晶科技IGBT项目的重要里程碑，也是赛晶科技迈向国际领先功率半导体企业的一个良好开始。赛晶科技将继续秉承“认真、务实”科技工匠精神，加快IGBT系列产品的研发，推进后续生产线的建设，力争尽早让赛晶科技品牌IGBT出现在千千万万的电动汽车、风力发电、光伏发电、工业变频设备中。

嘉善工厂制造流程

豪华研发阵容打造国际领先产品

赛晶科技在欧洲拥有三家子公司，主要负责技术研发。其中两家子公司位于瑞士，分别负责IGBT芯片和模块技术，以及固态开关、固态直流断路器技术。另外一家子公司位于德国，主要负责电网的阻抗测量技术研究。这三家子公司在各自的技术方面都保持了国际领先和前沿地位。而赛晶科技在中国国内的公司，除保留部分研发力量外，更多集中在应用层面，以及将来一些新芯片和模块的改型，以便快速满足国内市场客户的本地化需求。

项颉董事长介绍道，在IGBT半导体技术领域，赛晶科技的研发团队以原ABB半导体技术团队为主，属于国际一流豪华阵容。如拥有22项专利，发表53篇学术论文的Raffel（拉弗尔，音译）、拥有6项专利，发表25篇学术论文的Sven（斯文，音译）、拥有22项专利，发表53篇学术论文的Arnost（阿诺斯特，音译）等等。

国际领先研发阵容

赛晶科技国内工厂的管理和技术人员也都来自于同行领先企业，在生产管理方面有着非常丰富的经验。

量产规划及未来发展

去年11月，赛晶公司名称由赛晶电力电子改名为赛晶科技，以体现科技领先的核心竞争力战略及决心。目前公司主要有两个发展方向，第一是核心电力电子元器件，以IGBT支撑电容、母排、IGBT驱动等核心电力电子元器件为主；第二是研发前沿性电力电子技术，包括快速交流、直流固态开关、固态直流断路器等产品。

在核心电力电子元器件领域，赛晶以自研IGBT技术为主要攻克方向。项颉董事长介绍说道，嘉善IGBT功率半导体项目于去年6月份动工，今年三季度将开始试生产，预计在今年四季度进入批量正式生产。目前生产的是i20芯片，优于国际上主流的其它厂商的第4代芯片。且实测表明，与同行企业同样规格的芯片相比，赛晶科技的芯片功率为250A，性能提高20%以上。

i20晶圆

从芯片到模块开发，赛晶科技做到了完全自研，拥有众多专利，形成了自有的一套体系，这也是赛晶科技的核心半导体技术。同时，整个生产线集成了MIS系统，每道工艺都会进行采样与质量分析，是目前国内自动化程度最高的生产线，大大提高了产品质量与产能。

目前国内对IGBT功率半导体器件的需求日益增加，特别是受到疫情的影响，功率器件供货严重不足。再加之原材料上涨、中美之间的贸易战等因素，导致产品价格不断飙升。市场上的主流需求产品还是以1200V 750A模块为主，在该领域进口产品仍占大多数。借着赛晶IGBT生产线的投产契机，相信量产后对缓解行业缺货有所帮助，并加速进口替代。

谈到IGBT项目量产的后续扩展，项颉董事长表示，赛晶科技IGBT一期项目共计规划建设2条IGBT芯片背面工艺生产线、5条IGBT模块封装测试生产线，建成后年产能将达到200万件IGBT模块产品。IGBT芯片制造环节分为正面工艺和背面工艺。正面工艺比较标准，主要是光刻，而背面工艺是特色工艺，主要是离子注入、退火和剪包三道工艺，这些对IGBT芯片的性能，如安全工作区域、功率曲线等起着决定性作用。希望后期赛晶科技可以逐渐完善自己的芯片背面线。

赛晶科技产品路线图

在前沿性电力电子技术领域，赛晶科技也取得了突破性的成果。自2004年起，赛晶科技自主研发了阳极饱和电抗器。从最早的50万伏3000安培换流阀到现在市场需求的110万伏6250安培，伴随着国内特高压技术不断进展，赛晶科技的阳极饱和电抗器技术也在随着市场的需求而不断提升。目前国内的40多个特高压直流项目均有使用赛晶科技的该产品。

去年年底，赛晶科技在西安铁路局进行了一项关于固态开关应用的实验项目——自动过分项。由于高铁采用交流电，无法实现互联，因此每50公里会有一个无电区。高铁开到无电区后会关掉动力系统，依靠惯性冲出无电区。进入无电区后高铁需要减速，这对载货运力有很大影响，比如高铁可以装载1万吨货物，因需要惯性冲出无电区，可能只能装载8000吨。通过使用赛晶科技的固态开关做的自动过分项，能够保证动车组安全惰行通过无电区，而无需进行升降弓。

迎接能源市场变革

从政策角度看，十四五规划将IGBT作为一个重要技术，碳中和、碳达标使能源的产生、消耗结构发生很大变化。

发电是碳排放最大的领域，以后肯定需要清洁化，并大量使用光伏、风电等。在碳中和、碳达标后，输电领域实现智能化，会通过特高压直流输电、柔性直流输电等技术输送清洁能源。在用电端，电气化越来越多，原以烧煤、烧油为主的主要供能，逐步被电取代，这是电气化道路的发展过程。

所以不管发电、输电、用电，只要跟电相关就需要使用大功率半导体，功率半导体领域最核心的便是IGBT。所以在碳中和和碳达标的大环境下，IGBT的重要性比以往更加凸显。未来10年内，项颉董事长个人认为，整个IGBT的市场有望在现有基础上翻五六倍。

第三代半导体进入研发阶段

第三代半导体主要以碳化硅、氮化镓等材料为主。与传统的第一代、第二代半导体材料硅和砷化镓相比，第三代半导体具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大等独特性能，使其在光电器件、电力电子、射频微波器件等方面展现出巨大的潜力。

《中国制造2025》提出，到2025年，第三代半导体材料实现在5G通信、高效能源管理中的国产化率达到50%；在新能源汽车、消费电子中实现规模应用，在通用照明市场渗透率达到80%以上。

在市场需求与良好政策的驱动下，赛晶科技在碳化硅方面也已经开始逐步布局。项颉董事长表示，赛晶科技的碳化硅产品研发将分两步走。第一步是推出碳化硅模块产品。在6月25日的第四届中国国际新能源汽车功率半导体关键技术论坛上，赛晶科技发布了下一代单面水冷IGBT模块—EV-Type模块。这是专门针对电动汽车的应用需求而设计的新型模块产品。该模块的发布，将为明年推出的第一代碳化硅模块做准备。第二步便是自主研发碳化硅芯片，由于其技术成本难度，预计3-4年后可实现。

电动汽车碳化硅模块

单纯的将IGBT芯片从模块中取出用碳化硅芯片替代，不足以让碳化硅芯片性能完全发挥。因此，同行企业都在开发单面水冷或双面水冷技术。赛晶科技现在所做的，是希望在行业有所突破。比如目前公司的ED-Type模块里芯片，采用了全新的直列式芯片排列方法，使芯片均流性有了很大提高。即将推出的ST模块虽然在外观形式上跟现在市场主流的62mm模块一样，但其热阻、杂散电感、损耗方面却比同类产品提高25%-40%，模块内部设计了许多大的改变。

ED-Type模块

ED-Type模块实际产品图

国产IGBT崛起之路

2020年全球IGBT市场规模达到了530亿元，预计2027年将达到1449亿元，年复合增长率(CAGR)为15.5%1。特别是在新能源汽车以及充电桩领域，IGBT作为核心部件，需求量也得到进一步提升。现在中国IGBT应用市场已经占到了全球约40%，市场发展潜力巨大。

中美贸易战之前，国内用户只关心价格和及时供货。中美贸易战之后，用户对核心元器件安全性的重视程度提升到了史无前例的水平。另外，由于疫情原因，国际大厂交货也出了问题，整个IGBT市场供不应求，不停在涨价。这两点对国产IGBT企业来说是个很好的发展契机。

伴随着行业景气度的好转和政策的推动，中国很多其它城市签约功率半导体项目的数量逐年增加，国内IGBT在芯片设计、晶圆制造、模块封装等整个产业链基本都有布局。整体看来，国产IGBT崛起之路已不远。

任道而重远

赛晶科技致力于打造世界一流的IGBT芯片和模块产品，赛晶亚太半导体IGBT生产线采用了行业领先的技术和装备，代表了行业最先进的制造水平，作为世界范围内电力电子技术创新研发的领先企业，赛晶科技正力争实现“功率半导体及配套器件”和“新兴电力技术”两大产业集群的快速发展。

赛晶科技在为中国国产IGBT的崛起而继续奋斗！