十年死磕「芯片」難題

    在中國自主芯片產業化征途上，有一支青年隊伍，他們用不到10年的時間，幫助國家解決部分領域「芯片」卡脖子難題；從高鐵芯到汽車芯，從軌道交通延伸至高壓、直流輸電、新能源汽車的半導體碳化矽（SiC）等領域。

    這支隊伍就是中車株洲所半導體產業化青年團隊。

    在為高鐵提供持續動力的牽引電傳動系統中，有一塊巴掌大小的IGBT模塊，它把控著車輛自動控制和功率變換的「命脈」，是高鐵的「心臟」。就是這樣的核心部件，多年來我國一直依賴進口，吃盡了苦頭。

    2006年，為了滿足中國電力機車的發展需要，中車株洲所以高於國際市場3倍的價格，買到了一批IGBT芯片。這批芯片運到株洲時，大家視若珍寶，晶閘管的技術負責人黃工曾這樣描述：「跟捧著自己剛出生的孩子一樣，觸摸到的，是未來的希望！」

    可是在芯片被封裝好送上試驗台做基礎測試時，芯片竟然炸了。當時，國外售後人員一口咬定，是工作人員操作不當引起的。

    經過國內技術專家反復論證之後，得出一個讓人心痛的結論：「高價買的這批芯片是別人生產中的殘次品。」

    「關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。」中車株洲所主要負責人痛下決心，我們必須走自主研發的道路。

    於是，中車株洲所青年研發團隊開始進行IGBT功率半導體技術的研究與產業化，一批批青年接續攻關。

    與難點對弈，和時間賽跑。缺測試工具就自主研發，缺測試環境就自主搭建，燈火通明的實驗室里，青年團隊渴了喝涼水，餓了啃麵包，用顯微鏡盯著研究對象，眼睛常常紅腫發痛。

    「經常在實驗室一待就是一整天，甚至一連數月開啟‘24小時運轉’模式。」IGBT芯片設計主管姚堯仍清楚記得，每攻克一個核心技術難關，都需要對溫度、氣流、工藝時間等成百上千個參數進行反復驗證、分析和微調。

    「沒有別的捷徑，就是咬著牙死磕。」姚堯說，當時沒有信息化系統，團隊成員為了定位一個平面工藝異常問題，往往只能抱著盒子，帶著紙質流程卡，一趟趟跑，挨個找工程師糾錯。

    就是在這樣的條件下，這支青年團隊自主研發了國內首條、全球第二條8英吋IGBT芯片生產線，讓馳騁在世界各地的高鐵都用上了「中國芯」。

    在新能源產品線青年團隊的眼裡，不斷地進行技術研發和產品迭代，站在世界前沿，才是半導體人的追求。

    2018年1月，國內首條第三代功率半導體器件6英吋SiC芯片生產線首批芯片試製成功，成為當時國際SiC芯片生產線的最高標準生產線。

    與IGBT相比，SiC能夠有效提高系統效率，降低能耗，減小系統裝置體積與重量，提高系統可靠性，可使高速列車電力轉換損耗降低30%至50%。

    時代電氣半導體事業部SiC產品開發部部長李誠瞻介紹，功率半導體器件生產經歷了晶閘管、IGBT和SiC三代技術，SiC是目前最先進的技術，也是未來的行業主流。

    早在2010年，時代電氣就開始構思SiC芯片。當時最新的技術都被國外壟斷，團隊通過完全自主摸索，一點一點完成可實施方案。

    關鍵技術組主管羅燁輝告訴記者：「為了盡快將升級版‘中國芯’推向市場，項目組犧牲了很多休息時間，付出了巨大的努力。」

    2022年，國家「雙碳」目標深入推進，國內新能源迎來大爆發。科研技術團隊多年來的堅持不懈，再次與新時代同頻共振，迎來了高端、智能、綠色時代。

    「目前已有來自軌道交通、電動汽車、新能源等領域的訂單，很多企業前來對接，我們要盡快擴大產能。」羅燁輝說。

    中車株洲所團委書記陳禹介紹，中車株洲創建了芯動力、智能交通、馭風等11個首批青年創新工作室，讓青年科技人才在前沿科技探索、共性技術攻關、產品升級換代中挑大樑、當主角。

    作為中車株洲所半導體產業化團隊骨幹之一，95後青年工程師李貴生對技術創新有著瘋狂的熱愛。自2018年7月加入以來，他和團隊一起參與開發了L7/L8等功率密度領先世界產品，推出了新能源混動車型「最受歡迎的」功率模塊新型解決方案。

    截至目前，中車株洲所以數十億元的巨額投資，成功突破IGBT、SiC芯片等技術瓶頸，掌握了功率半導體從核心元件到核心部件，再到核心繫統集成的全套技術。

中青報·中青網記者 周圍圍 來源：中國青年報

2024年10月02日 03 版