适应新常态 谋求新发展
——2014年全省加速推进新型工业化十大亮点系列报道之四

    南车株洲所：建成国内首条8英寸IGBT芯片生产线
 
    今年6月，被业界认为现代变流工业“皇冠上的明珠”的关键技术在中国南车取得产业化突破：国内首条8英寸IGBT专业芯片线投产，这也是世界上第二条8英寸IGBT专业芯片线。该生产线投产，打破了国外公司在高端IGBT芯片技术上的垄断，对于保障国民经济安全、推动两型社会建设具有重大战略意义。

    功率半导体技术与微电子技术是半导体技术的两个重要分支，前者主要应用于大功率电力驱动设备中，比如船舶、高压电网以及轨道交通车辆，后者主要应用信息电子产业，比如电脑、通信设备，IGBT则是电力电子器件中技术最为先进，应用最为广泛的第三代器件，与微电子技术中芯片（通常所说的CPU）技术相比，IGBT芯片技术具有同等战略地位，如果前者是信息电子产业领域的“中枢神经系统”，后者则是电力电子行业中的“心脏”和“大脑”，控制并提供大功率的电力设备电能变换，有效提升设备的能源利用效率、自动化和智能化水平，所以，它也是节能减排产业中不可或缺的关键技术。

    初步估算，如果将IGBT等电力电子技术应用到全国20%的电机中，可以使其电能使用效率提高15%-30%，每年可节约用电2000亿千瓦时，相当于2个三峡电站的年发电量。

    掌握IGBT研制技术，是高端制造的重要标志

    IGBT技术的研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志，其包括芯片、模块、封装、检测和应用等多项技术，其中芯片技术含量最高。

    以8英寸IGBT芯片为例，其上面布满128块小芯片，每块小芯片只有指甲盖大小，厚度仅为人体两根头发丝，但其内部包含了6万个以上称之为“元胞”的基本单元。要在如此“狭窄”的硅片上设计出高达数万个并联排列的元胞，而且保证能够承受高达数千伏高电压，可见其设计技术难度之高。

    芯片的生产工艺难度也很大。据了解，一条芯片生产线工序多达200余道，生产周期长达6-8周，对生产环境的要求苛刻。核心生产区域的净化等级要求每立方米内，直径超过0.1微米的尘埃粒子数不能超过10个，且一年四季要保持恒温恒湿，以满足业内规定芯片高达30年的使用寿命要求。可以说，任何一个工序稍有不慎都会影响芯片的长期可靠性。

    IGBT应用，小到日常生活，大至国防安全

    从应用的角度来说，由IGBT芯片组成的IGBT器件、模块、组件以及系统装置有着广阔的应用范围，小到我们日常所见的空调、洗衣机等家用电器，大到轨道交通、智能电网、航空航天、船舶驱动、新能源、电动汽车等高端产业，凡是有电的地方，都可以看到IGBT的身影。特别是在涉及国家经济安全、国防安全等战略性产业领域，高功率等级的IGBT尤为关键。在某种程度上，该技术成为衡量一个国家的技术水平和制造能力的重要指标之一，成为国家掌握核心技术，不受制于人的“大国重器”。

    另一方面，随着国民经济的快速发展，我国对IGBT等先进电力电子器件产品的需求量日益增大、应用领域不断扩张，初步估计，到2020年，全球电力电子器件总容量将达到300亿美金，而且每年的增长率超过16%，行业数据显示，我国现已成为全球最大的电力电子器件消费市场，仅IGBT产品在国内的市场需求规模就已超过100亿元。专家预计，随着国家产业结构调整，战略性新兴产业的发展，作为这些产业核心的IGBT产品，未来十年将会保持25%以上的年复合增长速度。

    更重要的是，IGBT作为电力电子技术的主流器件，其对电力装置的产业拉动作用为1:10，而电力装置对电力整套应用系统的拉动作用为1:10。从全产业链来看，IGBT及其应用产业链价值高达万亿元。而且，它还涉及到电子材料（比如硅片）、电工材料、陶瓷结构件、散热器等相关配套产业，具有极强的产业拉动作用。

    南车株洲所，打破国外技术垄断

    我国政府始终高度重视IGBT等电力电子器件的技术研发和产业化。为了解决电力电子器件国产化的瓶颈，早在1996年，当时的国家计委就把发展IGBT芯片及模块产业化作为重点项目。近年来更频频出台政策支持IGBT国产化项目，国家“863”项目、国家重大科技专项等一批“国字号”科研项目纷纷将IGBT技术的研制与产业化列为重大课题。

    但由于IGBT芯片技术含量极高，制造难度非常大，加上行业基础薄弱、资源分散等原因，与国际先进企业相比，我国在先进IGBT芯片技术及模块封装技术的研制上进展缓慢。国产IGBT芯片每年产值不足1亿元，在IGBT芯片及及其相关产品上99%以上依赖进口。国内在芯片、封装、装置、系统还没有形成独立、完整、健全的技术体系和产业体系，特别是在1200伏以上中高压IGBT技术及产业化能力上，与国外厂商仍存在较大差距，全球IGBT技术依然主要掌握在欧洲和日本等少数几家企业手中。

    中国南车作为我国最早开展电力电子器件研制与应用的企业之一，早在1964年，公司就利用硅整流器代替传统的水银整流管，应用到“韶山”电力机车上，开启了中国轨道交通装备的电力电子时代。经过50年的不懈努力，公司以晶闸管为代表的传统电力电子器件的技术相当成熟，曾开发出世界上第一只特高压直流电用6英寸高压晶闸管，打破了此前跨国公司在此市场的长期垄断。

    为了在最先进的IGBT领域尽快追赶世界一流步伐，早在上个世纪90年代中国南车就开始该项技术的理论研究，培养了一批高技术人才，在IGBT产品应用技术积累丰富的经验。

    2008年，南车株洲所成功并购英国丹尼克斯半导体公司，以“资金”换“时间”，实现公司在IGBT领域的第一次跨越。

    2009年底，该公司在株洲建成国内首条高压IGBT模块封装线，首次实现高压大功率IGBT模块的国产化。

    2010年，该公司吸纳全球研发资源，在英国成立中国企业首个海外功率半导体研发中心，开展新一代功率半导体前沿技术和共性技术研究，着重开发新一代高功率IGBT芯片及其模块产品。

    2012年5月，公司在株洲投资15亿元，建设国内第一条8英寸IGBT专业芯片线。通过资本运作和自主创新相结合的方式，中国南车迅速掌握了IGBT芯片设计及封装成套关键技术与工艺，成为国内唯一自主掌握集IGBT芯片、模块、组件、应用全套技术的企业。

    伴随着中国南车IGBT技术及国产化的进程，我国在电力电子器件领域受制于人的局面由此改变。2008年前，该产品市场价格居高不下；2008年，南车株洲所并购丹尼克斯公司完成后，该产品价格开始下降；而当该公司实现产能后，该产品目前价格已经大幅下降。由此一项，中国南车为国家节约成本达数十亿元。

    奋斗目标，瞄准行业世界前三强

    中国工程院院士、中国南车株洲所总经理丁荣军告诉介绍，为了实现“IGBT”国产化之梦，中国南车集合了上百位专家，积聚20多年之功，累计投入超过30亿元，在IGBT芯片设计、封装测试、可靠性试验、系统应用上攻克了30多项重大难题，终于掌握了该器件的成套技术，建立了完整的IGBT规模化、专业化生产工艺体系，成功研制出从650伏到6500伏高功率密度IGBT芯片及模块，形成了IGBT的完整产业链。

    国内首条8英寸IGBT专业芯片线全面建成投产，首期将实现年产12万片8英寸IGBT芯片，配套生产100万只IGBT模块，年产值有望实现20亿元，未来将有望实现对进口IGBT的全面替代，强有力地支撑绿色经济的可持续健康发展。

    丁荣军表示，今后中国南车将以IGBT国际先进技术为标杆，推动IGBT在新技术、新材料、新工艺方面的持续创新，不断完善芯片-模块-功率单元直至系统应用的完整产业链，力争早日进入世界电力电子行业的前三强。

    老烟囱倒下，新旗滨崛起

    6月30日，在株洲旗滨集团股份有限公司（简称旗滨集团）生产车间，工人们依依不舍地把两条生产线的玻璃冷却水放掉，两天后，最后一条生产线也停产。然而，老烟囱倒下的背后，却见证着一个新企业的崛起。

    7月14日，百里之外的醴陵东富工业园里，株洲醴陵旗滨玻璃有限公司厂房、宿舍等已经建好，各种设备调试就绪，第一条生产线点火生产。这标志着，旗滨集团的绿色搬迁圆满完成，清水塘老工业区大企业搬迁迈出了坚实步伐。

    成绩固然喜悦。但在今天，当我们再次将时间线放到2年前，当我们再次体验决策者的魄力时，以往的画面犹如镜头般呈现在眼前。不得不说，旗滨的绿色搬迁，为株洲，为湖南，乃至为中国，树立起了一座标杆。

    绿色搬迁，历史的选择

    清水塘位于长株潭三市接合部，坐落在湘江长沙段上游，面积约16平方公里。上世纪80年代前，因认识和技术上的局限，清水塘地区企业的“三废”(废水、废气、废渣)基本上未经处理，直接排放。大量含镉、铅以及砷等的污染物随空气飘到空中，随废水渗透到地下，长年累月致使该地区土壤重金属严重超标，造成了严重的历史性环境污染问题。为此，湖南省委、省政府制定了一系列方案，先后投入大量资金用于企业技改、污染治理和基础设施建设。

    旗滨玻璃的搬迁，对于推进长株潭两型社会建设具有里程碑式的意义，同时对株洲城市发展也具有重要意义。根据《湖南省长株潭城市群区域规划条例》和《湖南省人民代表大会常务委员会关于保障和促进长株潭城市群资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区工作的决定》，2012年，株洲市按照清水塘地区清水湖生态新城总体规划要求，明确提出将旗滨集团旗下位于石峰区、始建于1956年的株洲玻璃生产基地整体迁出市区，并将该公司作为株洲市加快两型社会建设，实施清水湖生态新城总体规划的第一家“退城进园”的示范企业，也对加快清水塘地区工业企业转型升级、绿色搬迁提供了良好的示范和借鉴。

    旗滨玻璃项目搬迁至醴陵后，全部使用清洁能源天然气，搬迁后的生产线将优化升级脱硫脱硝除尘装置，经过处理后，排放的二氧化硫、烟尘和氮氧化物浓度远远低于国家规定的排放标准。旗滨玻璃项目投产后，将通过少建、共用和加高烟囱的方式，能确保工业气体排放控制在国际标准以内；对工业用水全部实现闭路循环处理，可以实现工艺过程不对外排放；对地面清洗用水通过混凝和气浮处理，确保达到一级排放标准，最终实现废水零排放目标。

    部门联动，打造企业搬迁新样本

    株洲市以旗滨集团搬迁为契机，并作为绿色搬迁典范，为清水塘老工业区大型企业搬迁提供经验和借鉴。全市各相关部门及时行动，全力配合。作为湖南省、株洲市的重点项目，醴陵旗滨玻璃产业化项目从立项到开工，就备受关注，甚至可以说，这个项目，是省、市两级领导现场办公次数最多的项目之一。在由市发改委牵头，财政、规划、国土、环保、经信委等多部门联动配合下，株洲市还专门成立了株洲旗滨集团搬迁工作领导小组，制定了详细搬迁方案，狠抓落实，真诚服务，为顺利搬迁打下坚实基础。同时，石峰、攸县、醴陵市、株洲县等4个县市区也为旗滨搬迁提供了共7个备选项目建设地。通过市发改委多次组织规划、国土、环保、经信委、旗滨集团等相关单位到现场进行反复察看，最后由旗滨集团决定选址醴陵市东富工业园。其后，市环保局主要领导多次到省环保厅先行汇报，取得其对项目环评及审批的大力支持，促进项目尽快动工建设。市发改委也委托中国新型建材杭州设计研究院、湖南盛龙工程项目管理有限公司、轻工部长沙设计院等三家专业咨询评估机构编制《关于支持株洲旗滨集团股份有限公司玻璃生产基地整体搬迁的初步方案》，提出了 “科学选址、政策扶持、有偿搬迁、产业提升”的搬迁总体原则。同时明确了搬迁内容和规模。所有搬迁工作有序进行。2013年5月29日，醴陵旗滨玻璃项目正式动工建设，不论是从征地拆迁，还是项目建设，这个投资50亿元的项目都创造了“旗滨速度”，而这也给其他项目的建设树立了很好了榜样。500多个昼夜后，目前已有两条生产线出产玻璃，第三条生产线已于近期点火，2015年5条线全面投产。

    崛起旗滨，“高精尖”的华丽转身

    随着我国城镇化迅速推进，市场对建筑玻璃，尤其是镀膜、节能等特种玻璃的需求越来越大。上市公司旗滨集团进驻醴陵以后，将发挥醴陵市现有的基地和资源优势，利用旗滨集团玻璃生产的先进经验和优势，通过升级改造，满足我国对节能玻璃、太阳能超白玻璃和透明导电玻璃的需要。在项目动工的三年时间内，将把醴陵经济开发区打造成中国的节能玻璃、太阳能光伏玻璃生产基地，建成湖南省最大的玻璃深加工中心。

    与其说是旗滨集团搬迁至醴陵，不如说是新建一个醴陵旗滨。旗滨集团在株洲拥有的生产线只能生产浮法玻璃，搬迁到醴陵后，生产线将升级换代，转向节能玻璃与太阳能光伏玻璃，届时高档玻璃日产量将从1700吨增加到3100吨。与此同时，醴陵旗滨还将建立一个湖南最大的玻璃深加工基地，延伸产业链，制造钢化玻璃、玻璃幕墙、防弹玻璃等高档制品。

    旗滨新生，环保是重要内容。旗滨集团在环保上一直不敢掉以轻心，各类排放均达到甚至优于国家标准。醴陵旗滨环保要求只会更加严格,醴陵旗滨生产线将全部改用清洁能源天然气，将减少大量污染物排放，比如二氧化硫将削减三分之二，另外把原来设计的5根烟囱改为了1根，烟气扩散将加快。 醴陵旗滨还将上线目前国际最先进的环保设施：采用全氧燃烧技术、布袋式除尘等一系列新装备新工艺。其冷却水和玻璃碎渣，完全循环使用。醴陵旗滨实施污染物源头控制，综合治理技术达到同行业先进水平，对环境几乎没有什么影响。

    目前，旗滨集团醴陵基地已有两条生产线出产玻璃，按照计划，第三条生产线已经点火，2015年5条线全面投产，年产值将达50亿元，将成为中国的节能玻璃、太阳能光伏玻璃生产基地，湖南省最大的玻璃深加工中心。

  [来源：2014年12月23日湖南日报]