IGBT的设计与加工是分离还是统一 - IGBT:走虚拟IDM之路

“我国IGBT的设计与加工是分离还是统一?应早日形成共识以免浪费资源。”

　　作为半导体器件主体的微电子器件已经发展成为两大分支：半导体集成电路和半导体功率器件。前者用于信息处理，后者用于能量(电能)处理。1980年之后国际上主流的半导体功率器件由可控硅发展为更先进的绝缘栅双极晶体管(IGBT). 它用起来更简单方便，用它制造的电力装置体积小、重量轻、成本低、更节能。我国对其重要性认识较迟，落后于国际约20年才起步，2005年之后才逐步提上日程，重点加以提倡和扶持。

　　目前我国IGBT(含配套的超快FRD)产业的现状是：在封装方面，通过自己开发和技术引进，已经解决了电压可达6500KV、电流可达几千安培的IGBT功率模块封装(内含FRD)的批量生产技术;在芯片方面，已经开发出耐压1700V以下(含1700V)的IGBT和超快FRD。

　　目前我国IGBT产业存在的主要问题是：一是芯片国产化还没有真正解决。耐压高于1700V的产品有待开发;耐压低于(含)1200V的产品有待用户考验，改进质量才能达到市场大批量接纳水平，这还需一段不短的磨合过程;二是我国自产的IGBT芯片技术还基本采用国际上1980年代末期推出的NPT-IGBT技术，其后国际上出现了更先进的产品，如沟槽栅FS-IGBT、表面载流子浓度增强IGBT等，我国还没有开发成功或者还没有开始开发;三是IGBT模块封装用的关键零部件还需进口;四是更优越的、以SiC为代表的新材料IGBT的研发才刚刚开始纳入重点;五是国际上IGBT的生产高度集中于少数几家大公司，他们采用互不相同的、独有的器件结构和工艺技术，中国需要创造出自己的IGBT制造技术才能独立生存，否则就只能生产落后的产品或者向外国公司支付高额的技术费用。

　　除以上技术问题外，还有产业链运行机制问题。在国外，IGBT产业与集成电路产业是完全不同的。集成电路产业是设计与加工分离，由专门的设计公司进行电路设计和专门的代工企业进行制造，电路中晶体管的器件设计和加工技术都同属于代工企业，但是国外各大公司IGBT的设计与制造却是不分离的。这是因为IGBT本身只是一个器件，没有电路，所以不存在电路设计问题。此外各大公司IGBT的设计与制造技术也各不相同，都有自己的技术秘密，不便于统一代工。我国IGBT的设计与加工是分离还是统一?应早日统一认识以免浪费资源。

　　我国IGBT产业已经取得了很大的进步，但要在国际竞争中占有一席之地，还有很长的路要走，可能需要十几年或几十年的时间，还需要本行业脚踏实地的长期努力和政府长期持续的扶持。

　　江苏宏微科技有限公司总裁赵善麒

　　“下一步要取得更大的发展，需从整个IGBT产业链方面考虑如何加强和提升IGBT器件的水平。”

　　与国外相比，目前国内IGBT产品的品种方面还不完善，特别是在芯片产品方面;高电压(1700V以上)产品还是空白;高压1200V以上高压IGBT的区熔单晶也基本是空白，国内尚无Field Stop工艺平台。宏微科技用其专有的NPT技术实现了Field Stop技术的特性。国内Trench IGBT仍在开发中，尚无商品化的产品，需要在正面的Trench工艺、背面的减薄和离子注入工艺上下工夫。

　　虽然目前硅是IGBT的主流，SiC(碳化硅)及GaN(氮化镓)也开始有所应用。SiC目前比较成熟的器件主要是SiC二极管，MOSFET也逐渐投向市场，但是IGBT应用还遥遥无期。GaN目前主要产品也是二极管和LED。

　　最近中国大陆投资兴建了IGBT 8英寸芯片生产线、中科院微电子所超高压IGBT6500V阻断电压成功等，表明我国IGBT领域已取得了一定的进展。下一步要取得更大的发展，就要从整个IGBT产业链方面考虑如何加强和提升IGBT器件的水平，如原材料、制造工艺、制造设备、测试和可靠性技术，以及应用拓展、人才培养等。

　　未来沟槽栅、高压和场截止型(FS)将代表IGBT的发展趋势，但是在许多细节方面(设计和工艺)需要考虑如何进一步改善IGBT的性能。要制造出性价比更高、可靠性相当的IGBT器件和模块，需要攻克的难点涉及整个IGBT产业链的问题，包括材料、制造工艺、制造设备和可靠性技术的提升等。