在中国自主芯片产业化征途上,有一支青年队伍,他们用不到10年的时间,帮助国家解决部分领域“芯片”卡脖子难题;从高铁芯到汽车芯,从轨道交通延伸至高压、直流输电、新能源汽车的半导体碳化硅(SiC)等领域。
这支队伍就是中车株洲所半导体产业化青年团队。
在为高铁提供持续动力的牵引电传动系统中,有一块巴掌大小的IGBT模块,它把控着车辆自动控制和功率变换的“命脉”,是高铁的“心脏”。就是这样的核心部件,多年来我国一直依赖进口,吃尽了苦头。
2006年,为了满足中国电力机车的发展需要,中车株洲所以高于国际市场3倍的价格,买到了一批IGBT芯片。这批芯片运到株洲时,大家视若珍宝,晶闸管的技术负责人黄工曾这样描述:“跟捧着自己刚出生的孩子一样,触摸到的,是未来的希望!”
可是在芯片被封装好送上试验台做基础测试时,芯片竟然炸了。当时,国外售后人员一口咬定,是工作人员操作不当引起的。
经过国内技术专家反复论证之后,得出一个让人心痛的结论:“高价买的这批芯片是别人生产中的残次品。”
“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。”中车株洲所主要负责人痛下决心,我们必须走自主研发的道路。
于是,中车株洲所青年研发团队开始进行IGBT功率半导体技术的研究与产业化,一批批青年接续攻关。
与难点对弈,和时间赛跑。缺测试工具就自主研发,缺测试环境就自主搭建,灯火通明的实验室里,青年团队渴了喝凉水,饿了啃面包,用显微镜盯着研究对象,眼睛常常红肿发痛。
“经常在实验室一待就是一整天,甚至一连数月开启‘24小时运转’模式。”IGBT芯片设计主管姚尧仍清楚记得,每攻克一个核心技术难关,都需要对温度、气流、工艺时间等成百上千个参数进行反复验证、分析和微调。
“没有别的捷径,就是咬着牙死磕。”姚尧说,当时没有信息化系统,团队成员为了定位一个平面工艺异常问题,往往只能抱着盒子,带着纸质流程卡,一趟趟跑,挨个找工程师纠错。
就是在这样的条件下,这支青年团队自主研发了国内首条、全球第二条8英寸IGBT芯片生产线,让驰骋在世界各地的高铁都用上了“中国芯”。
在新能源产品线青年团队的眼里,不断地进行技术研发和产品迭代,站在世界前沿,才是半导体人的追求。
2018年1月,国内首条第三代功率半导体器件6英寸SiC芯片生产线首批芯片试制成功,成为当时国际SiC芯片生产线的最高标准生产线。
与IGBT相比,SiC能够有效提高系统效率,降低能耗,减小系统装置体积与重量,提高系统可靠性,可使高速列车电力转换损耗降低30%至50%。
时代电气半导体事业部SiC产品开发部部长李诚瞻介绍,功率半导体器件生产经历了晶闸管、IGBT和SiC三代技术,SiC是目前最先进的技术,也是未来的行业主流。
早在2010年,时代电气就开始构思SiC芯片。当时最新的技术都被国外垄断,团队通过完全自主摸索,一点一点完成可实施方案。
关键技术组主管罗烨辉告诉记者:“为了尽快将升级版‘中国芯’推向市场,项目组牺牲了很多休息时间,付出了巨大的努力。”
2022年,国家“双碳”目标深入推进,国内新能源迎来大爆发。科研技术团队多年来的坚持不懈,再次与新时代同频共振,迎来了高端、智能、绿色时代。
“目前已有来自轨道交通、电动汽车、新能源等领域的订单,很多企业前来对接,我们要尽快扩大产能。”罗烨辉说。
中车株洲所团委书记陈禹介绍,中车株洲创建了芯动力、智能交通、驭风等11个首批青年创新工作室,让青年科技人才在前沿科技探索、共性技术攻关、产品升级换代中挑大梁、当主角。
作为中车株洲所半导体产业化团队骨干之一,95后青年工程师李贵生对技术创新有着疯狂的热爱。自2018年7月加入以来,他和团队一起参与开发了L7/L8等功率密度领先世界产品,推出了新能源混动车型“最受欢迎的”功率模块新型解决方案。
截至目前,中车株洲所以数十亿元的巨额投资,成功突破IGBT、SiC芯片等技术瓶颈,掌握了功率半导体从核心元件到核心部件,再到核心系统集成的全套技术。
中青报·中青网记者 周围围 来源:中国青年报
2024年10月02日 03 版