工信部_20091227_2

电力电子器件产业发展战略报告研究框架盛况浙江大学电气工程学院长江特聘教授国家电力电子应用技术工程中心2009年12月29日12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会2报告提纲我国电力电子器件产业发展现状我国电力电子器件产业发展战略12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会3电力电子器件产业发展现状近二、三十年来，欧美日等发达国家的电力电子器件产业发展迅速实现了高压VD-MOSFET器件产业的成熟实现了IGBT产品的快速更新换代实现了CoolMOS器件的三代进化相应的器件模块的产业化功率集成电路的产业化12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会4电力电子器件产业发展12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会5我国发展现状我国新型电力电子器件产业的发展显著滞后于欧美日等发达国家可喜的是，近些年来，我国的新型电力电子器件产业得到了政府的高度重视，产业的发展也有了显著的进步：100V、100A的MOSFET芯片进入了小批量生产600V、1200V的FRED芯片进入了小批量生产600V、1200V、100A的IGBT芯片进入了中试阶段IGBT模块的生产工艺日趋提高智能功率模块（IPM）和用户专用模块（ASPM）的发展电力电子器件应用装置产业化进展顺利12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会6我国电力电子器件产业发展战略电力电子器件行业的特点技术密集、人才密集、资金密集投资大、周期长（类似于大规模集成电路）必须采用国家资金的支持，充分发挥国家资金的引导作用国外新型电力电子器件产业的发展也充分证明了这一点建议国家资金在今后几个“五年计划”中对电力电子器件产业进行持续的支持12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会7我国电力电子器件产业长期战略目标1.成功发展出一个大型的、我国自主的民族电力电子器件产业；2.成功打破国际大公司对我国以及全球电力电子器件以致装置市场的垄断，在巨大的国内市场中占有较大的份额，并进一步打进国际市场，成为我国经济逐步健康转型的一个良好的方向；3.实现民族电力电子器件产业的长期存活和健康发展。12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会8发展战略重点为了我国民族电力电子器件产业的长期健康发展，战略规划中有以下几个重点重视核心芯片产业的发展；避免仅仅着眼于短期存活，必须重点发展有自主知识产权的技术，规划建立知识产权共享平台；重视产、学、研、用的有效结合，组建科研院校、器件产业和装置产业的有效联盟；尽早启动宽带隙半导体器件的科研和产业化适当支持关键生产设备、电力电子器件结构件、关键检验测试设备的产业化，形成完整的产业链12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会9发展战略两个方面我国电力电子器件产业的发展规划可以分两个方面1.实现基于硅材料的新型电力电子器件芯片、模块和功率集成电路的自主产业化发展2.实现基于宽带隙半导体材料的第四代电力电子器件芯片、模块和功率集成电路的自主产业化发展12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会10基于硅材料的新型电力电子器件芯片包括以下的器件类型新型IGBT器件芯片（槽沟栅型IGBT、场阻型IGBT等）其他类似IGBT结构的器件芯片高压大电流VDMOS芯片新型高压MOS芯片（如超级节结构的高压MOS）快速软恢复高压二极管芯片功率集成电路芯片（PIC）其他新型器件结构电流5~100A不等电压50~6500V不等12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会11基于硅材料的新型电力电子器件模块包括以下的器件模块中、大功率IGBT模块（包括IGBT芯片和FRED芯片）类似IGBT的器件的模块智能功能功率模块（IPM）用户专用模块（ASPM）大电流VDMOS模块大功率IGCT模块电流50~4000A不等电压50~6500V不等12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会12碳化硅电力电子器件芯片包括以下的芯片类型肖特基二极管（SBD）P-i-N二极管双极型晶体管（BJT）结型场效应晶体管（JFET）金属氧化物栅晶体管（MOSFET）IGBTGTO功率集成电路芯片（PIC）…12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会13碳化硅电力电子器件模块包括以下的模块SiC肖特基二极管（和硅IGBT组合）模块P-i-N二极管模块BJT、JFET、MOSFET、IGBT、GTO模块等智能功率集成模块（IPM）300ºC模块12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会14氮化镓电力电子器件包括以下的芯片（基于硅衬底上的氮化镓异质结薄膜）GaN肖特基二极管（2000V以下）GaNHEMT（高电子迁移率晶体管，2000V以下）氮化镓功率模块HKUST96thTechnologyReviewMeeting,Feb.13,20094KeyPowerDevicesTransistorswitches:HEMT,MIS-HEMTandGaNMOSFETRectifiers:Schottkybarrierdiode(SBD)PiNdiodeSubstrateGaNAlGaNDGS2DEGHEMTSBD*PiN*SchottkyUndopedGaNOhmicOhmicN+GaNlayerBufferlayerSubstrateOhmicUndopedGaNOhmicOhmicN+GaN:SiBufferlayerSubstrateGaN:Mg++GaN:MgIncompatible*A.P.Zhang,etal,IEEETrans.ElectronDevices,vol.48,pp.407,2001*Z.Z.Bandić,etal,Appl.Phys.Lett.vol.74,pp:1266,Mar.,199912/2009电力电子器件产业发展战略研讨会15发展宽带隙电力电子器件的重要性硅器件产业化和宽带隙器件研发可以同步进行发展的迫切性在过去的10年中，发达国家已经对这个领域投入了大量的人力物力（仅美国政府就高达几十亿美金）碳化硅二极管已经成功产业化碳化硅、氮化镓三端元件也有可能在不远的将来开始逐步取代硅的IGBT（从高端开始）我们应该总结IGBT发展的经验教训，避免重蹈覆辙，抓住宽带隙电力电子器件发展的有利时机，尽早启动宽带隙器件的研发和产业化12/2009电力电子器件产业发展战略研讨会16请各位领导、专家指正！