升级“中国芯”
——中车时代电气第三代功率半导体器件生产线建设见闻
2月7日，株洲中车时代电气SiC(碳化硅)生产线上，工人忙着生产。湖南日报记者 童迪 摄
湖南日报·华声在线记者 周月桂 通讯员 姜杨敏
透过通透的玻璃挡板，可以看到从头到脚“全副武装”的粉色制服技术人员和蓝色制服设备人员，在一台台仪器前低头忙碌，整个车间清洁得更像是外科手术室或生化实验室。
2月8日，记者来到中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称“中车株洲所”)旗下子公司——株洲中车时代电气股份有限公司(以下简称“时代电气”)，探访刚刚组建的第三代功率半导体器件SiC(碳化硅)芯片生产线。
该生产线是国内首条6英寸SiC芯片生产线，获得了国家“02”专项、国家发改委新材料专项等重点项目支持。
进入参观通道前，所有人员都必须换上白色的制服和鞋子。即便如此，也只能在车间外隔着玻璃进行参观。进入车间内部的员工还有更严格的要求，必须戴上头罩、口罩、手套，穿上全身严实的制服。
“车间比手术室更清洁，对悬浮颗粒控制非常严格，每立方米空间尺寸大于0.1微米的悬浮颗粒不超过10颗;每一个颗粒都有可能损坏一颗芯片。”时代电气半导体事业部SiC产品开发部部长李诚瞻说。
这是目前国际SiC芯片生产线的最高标准。
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，将在未来5年成为行业主流。
“通俗地讲，功率半导体器件就是高铁列车等的核心动力心脏。”李诚瞻介绍，中车株洲所自主研制生产的IGBT芯片，让中国高铁上安装上了“中国芯”。
2010年左右，时代电气开始构思SiC芯片。当时最新的技术都被国外垄断，通过完全自主摸索，一点一点完成可实施方案。
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%。
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。
生产厂房2017年8月才交付使用，12月SiC芯片生产线便完成了工艺设备技术调试，今年1月首批芯片试制成功。眼下，工作人员正在继续提高工艺的稳定性，为产品量产做最后冲刺。
“每道工序需要在十几甚至几十项工艺参数间取得平衡，工作难度非常大。”薄膜组技术人员陈喜明介绍，幸运的话，可以经过10来次的调试找到最优工艺参数;有的却需要数十次上百次，最多的一次经过了500多次调整。
“很多企业前来对接，目前已有来自轨道交通、电动汽车、新能源等领域的订单，我们要尽快实现稳定生产，加快推向市场，这也是我国功率半导体器件抢占未来科技和产业制高点的需要，”李诚瞻说，预计到2023年，全球SiC功率半导体器件市场可达到100亿美元。
