由于IGBT器件技術含量高,制造難度大,目前國內生產技術與國外先進水平存在較大差距,技術差距主要表現在:
一、設計+ `% n9 Z5 J4 p, Y4 dk' Z
1、IGBT設計剛起步,水平還遠遠落后與國際大公司的水平,從PT向NPT發展。目前國內有設計能力的企業包括:北京時代民芯、常州宏微、嘉興斯達、珠洲南車。只能研發基于穿通型PT工藝的600V和1200V低端產品。* W. D) o- _1 f4 V; Q1 f$ T1 ~: f
2、高端設計人才資源匱乏,現有研發人員的設計水平有待提高,特別是具有國際化視野的高端設計人員非常缺乏。; B/ T- |5 Q! ^4 \6 P5 ?
二、制造/ q# l}s! j2 T, J
NPT型IGBT正面工藝雖然和VDMOS基本一致(平面工藝和Trench工藝均可),但是存在兩大工藝難點——薄片工藝和背面工藝。工藝上正面的絕緣鈍化,背面的減薄國內的FAB做的都不是太好。
1、薄片工藝(特定耐壓指標的IGBT器件,芯片厚度也是特定的,需要減薄到200-100um,高端甚至80um,現在國內150um減薄比較有譜,再低就沒有能力了。比如在100~200um的量級,當硅片磨薄到如此地步后,后續的加工處理就比較困難了,特別是對于8吋以上的大硅片,難度更大)
2、背面工藝(包括了背面注入,退火激活,背面金屬化等工藝步驟,由于正面金屬的熔點的限制,這些背面工藝必須在低溫下進行(不超過450°C),退火激活這一步難度極大。背面注入以及退火,此工藝并不像想象的那么簡單,國內能加工的廠家并不多); }* X* P9 G8 S8 @. d
3、目前華虹NEC和成芯的8吋線、華潤上華和深圳方正的6吋線均可提供功率器件的代工服務。/ p, M% g# W3 q2 y; X
4、高端工藝開發人員非常缺乏,現有研發人員的設計水平有待提高。* g% u. h) t2 u% P7 f6 t$ y
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三、封裝
只有少數企業從事中小功率IGBT的封裝,不但附加值低,還形成了持續的技術依賴。采用國外芯片進行封裝的模塊主要指標是400A、1700V以下,并有IPM產品。模塊的關鍵技術已基本掌握。
四、市場5 J. T& y% M# K4 d7 I" k( q
國內市場前十大廠商中都是國外大公司,無一本土廠商。到目前為止IGBT還沒有國產器件,主要是日本和歐美品牌,歐美品牌的產品主要用在電力電子和通訊行業,而日本的品牌主要用于電磁爐、變頻空調、冰箱、洗衣機等家電類居多。近幾年英飛凌的IGBT單管也在家電類產品中占有一席之地,而三菱的IGBT模塊在也開始大量應用于軍工、電力電子等行業。現階段國內IGBT市場主要被歐美、日本企業所壟斷。Semikron、Infineon、三菱、Sanken、Fairchld飛兆、FUJI富士、IR、Toshiba東芝、IXYS、STM是國內IGBT市場中銷售額位于前10位的企業。
五、其他
國內整個工業鏈跟不上也是一個原因。比如材料,機械加工等設備依靠進口。