摘要：  各國政府都將削減可再生能源及交通等領域的支出，因此IGBT器件和模塊的制造商面臨著一場考驗。

關鍵字：  IGBT器件，芯片，能源

各國政府都將削減可再生能源及交通等領域的支出，因此IGBT器件和模塊的制造商面臨著一場考驗。

大部分IGBT制造商都在整個功率電子領域展開了競爭。英飛凌、三菱電機、富士電機等大企業(yè)在絕緣電壓高達3300V的產品方面實力很強。從收益方面來看，600～900V的產品所占市場最大。

幾家企業(yè)還瞄準了白色家電及相機閃光燈等銷量大的用途，還準備涉足低壓(200～600V)市場。這些都是面向普通消費者的用途，因此IGBT廠商的苦惱除了與超結MOSFET(SJ-MOSFET)的競爭以外，還有價格壓力。但是，市場整體將實現(xiàn)增長。

成本的削減可通過改進設計和縮小芯片尺寸來實現(xiàn)。英飛凌的IGBT芯片尺寸從第1代到第5代已縮小了60～70%。最新的Field Stop Trench(場截止溝道)型器件也減小了晶圓厚度。英飛凌準備將晶圓厚度減至50～70μm，甚至40μm。而三菱電機則為在一個芯片上集成更多單元，減小了溝道尺寸。另外，IGBT廠商還將通過把現(xiàn)在的150mm和200mm晶圓增至300mm來削減成本。

技術人員選擇IGBT并不一定是為了確保性能，而是因為IGBT能夠滿足他們的期待。在以減小尺寸、減輕重量以及提高系統(tǒng)效率和可靠性為目的、高成本被認為具有合理性的情況下，革新型IGBT就會被采用。比如高檔混合動力車等。另外，IGBT還會被用于輸電網供電等高壓用途以及低壓消費類電子產品。另一方面，基本配置的純電動汽車會使用中國廠商生產的質量達到平均水平的模塊。

通常的IGBT是利用硅外延片制造的，硅外延片是利用Czochralski法生長出晶體、將其切片制成硅晶圓、再在硅晶圓上生長出外延層制成的。最近，利用垂直懸浮區(qū)熔法制備的NTD(中子嬗變摻雜)硅晶圓越來越多地被用來制造IGBT。NTD是利用核反應使單晶硅中的Si30嬗變成磷原子而實現(xiàn)在硅中摻雜磷的方法。由于NTD硅錠的電阻率均一，因此能夠實現(xiàn)高性能高壓IGBT。切出硅晶片后不需要外延，因此能大幅削減晶圓厚度。這樣，一個硅錠可生產出的晶圓數(shù)量增加，從而可以削減成本?，F(xiàn)在，NTD晶圓只在能夠大幅提高性能時采用，因為其價格還很高。由于還沒有可處理大于200mm硅錠的反應堆，因此沒有出現(xiàn)過渡到300mm晶圓的趨勢。

由此可以看出，削減成本越來越重要，因此中國很快會給IGBT領域帶來影響。株洲南車時代電氣股份有限公司通過收購丹尼克斯半導體公司(Dynex Semiconductor)獲得了IGBT相關技術。比亞迪已具備制造二極管的能力，將于2013年第三季度之前開始制造自主開發(fā)的IGBT。在中國其他地區(qū)，IGBT將以聞所未聞的制造模式開始生產，也就是高質量制造出基礎器件，然后委托代工企業(yè)生產的模式。發(fā)展藍圖中包含了IGBT工藝的中國代工企業(yè)有華潤上華、中芯國際、宏力半導體及華虹NEC等公司。這將給自行制造IGBT的廠商帶來一定壓力，他們能否生存下去主要取決于芯片級別的技術革新和模塊級別的封裝技術。

由于模塊發(fā)展迅速，封裝技術的重要性正在以驚人的速度提高。因為封裝技術能使多種器件在一個模塊中使用。比如，IGBT與SJ-MOSFET組合及IGBT與SiC二極管組合等。這些器件的耐溫和支持頻率不同，因此在芯片鍵合后的Cu基板階段、冷卻階段及芯片安裝階段需要技術革新。另外，在布線階段也需要技術革新。存在的課題包括，要繼續(xù)使用引線鍵合嗎?如果是的話，是使用鋁線還是銅線?是采用帶式焊接(Ribbon Bonding)還是銅凸點?

這些領域的技術進步將使IGBT再次走上增長之路。由于風力發(fā)電渦輪機、可再生能源及鐵路領域在2011年表現(xiàn)低迷，IGBT市場在2012年出現(xiàn)了減速。之所以在一年后才表現(xiàn)出影響，是因為這些器件和模塊有庫存而且這些器件的生產周期長。各種IGBT器件和IGBT模塊的銷售額在2011年為35億美元，未來的增長趨勢將出現(xiàn)不規(guī)則變化。預計2013年將有一定程度的復蘇，2014年稍稍減速，待經濟復蘇并穩(wěn)定后，從2015年開始將穩(wěn)定增長。