株洲崛起功率半导体产业
株洲日报全媒体记者/高晓燕
6月24日，在株洲举办的湖南省功率半导体产业对接会暨功率半导体行业联盟第八届发展战略高峰论坛上，株洲签下4个功率半导体项目。就功率半导体这个新兴产业而言，以中车时代半导体公司为代表的株洲企业集群，正在新赛道上发力。
中国需求占全球市场近40%
对很多人来说，功率半导体是个相对陌生的名字，它到底是什么？
功率半导体简称功率器件，又称电力电子器件，可用来对电能进行转换、对电路进行控制，改变电子装置中的电压和频率，具有处理高电压、大电流的能力。简单来说，它就像一名“厨师”，负责将发电设备产生的电压和频率杂乱不一的粗电，“加工”成电压、频率统一的工频电，再将“加工好”的工频电“烹饪”成拥有不同电压、电流、频率等电能参数的特定电，来满足各个用电终端的不同“口味”。
当前，中国正成为全球最大的功率半导体消费市场，需求占比接近40%。尤其是在新能源汽车、新能源发电等万亿赛道上，作为核“芯”的功率半导体，空间巨大、前景广阔。
中国科学院院士、武汉大学教授刘胜介绍，终端应用场景正在对功率半导体器件提出更高的可靠性要求。比如电动汽车领域，未来，能够达到10亿分之一失效率的ppb级器件安全将会成为必须。
要达到这种极致可靠，难度非常大。功率半导体行业产业链长，影响因子庞杂，加上跨尺度设计与制造方法缺失，制造缺陷叠加难以控制与识别，不同的工艺参数组合会得出不同的器件特性。仅仅是从衬底、外延、芯片到模组的生产，就至少有1000步工艺，即便每步工艺的良率都能够达到99.9999%，最终组合后的产品良率也仅有39%。
“一代器件，一代装置，一代应用。”中国中车集团首席科学家、中车株洲电力机车研究所总工程师冯江华说，功率半导体的发展，从电气化时代的晶闸管，到高速重载时期的标准器件，再到未来绿色智能化的行业定制器件，需求导向带来了新的技术创新。而未来的发展方向，一定是高性能、高可靠、高智能、高密度的器件定制，而新材料、新结构、新封装、智能技术等，均将为器件赋能。
反之，功率半导体产业也有着巨大的辐射带动作用，不仅能为轨道交通、新能源汽车、光伏与风电、智能电网、工业变流、消费电子等领域提供坚实地支撑保障，更能带动上、下游众多产业发展。
产业链的“高端配置”
都在株洲
挑战与机遇并存，而株洲已经抢抓了先机。
对新兴领域的探索，株洲优势企业从来不落窠臼。自1964年从机车硅整流器进入功率半导体领域以来，中车株洲电力机车研究所有限公司走出了一条从无到有、从小到大、从跟跑到领跑的科技强国、产业报国之路，现已成为国际上少数掌握IGBT、SiC、IGCT、晶闸管及其组件技术的企业之一，拥有研发、设计、工艺、制造、封测的完整产业链。
“在轨道交通、智能电网等关系国计民生的战略领域，中车株洲所以超过50%的自主化份额支撑，彻底扭转了功率半导体装备长期受制于人的被动局面。”中车株洲所党委副书记、总经理尚敬介绍，在新能源汽车、新能源发电等充分竞争领域，中车IGBT的产品份额、质量表现均稳居行业第一梯队。
中车株洲所牵头，2014年，中国功率半导体行业联盟成立。10年来，成员单位由最初的25家，发展至近140家，成员企业涵盖10家国家重点实验室、8家国家工程技术研究中心、近20家国家企业技术中心，覆盖50%以上本领域国家级创新平台。
围绕中车株洲所的功率半导体产业板块，新的产业集群也在株洲快速成型。
株洲现有功率半导体链上企业81家，其中规模工业企业43家。产业上游，拥有德智新材、维格磁流体、时代新材等一批专注于基片、耗材、封装材料、关键设备等领域的企业；产业中游，拥有国芯科技、时代半导体、盛元半导体、越摩半导体等一批研发设计、芯片制造、封装测试领域的企业，原始创新动力强劲；产业下游，轨道交通、航空航天、高压输电等应用端市场需求强大，器件已广泛应用于长城电脑、麦格米特、时代电子等企业核心产品中。
平台方面，株洲已建设了1个国家级重点实验室、3个国家级工程中心、2个国家级企业技术中心、1个省级功率半导体创新中心；拥有1个现代物流服务平台、2个横跨中欧的技术创新平台（英国丹尼克斯研发中心和英国林肯研发中心）。
人才支撑方面，我市也已聚集了一支5000余人的具有深厚专业背景的创新团队，包括1名工程院院士，10余名国家“千人计划”、30余名“万人计划”专家，300余名教授级高级工程师，3700余名博士、硕士研究生。
2025年我市产业规模
力争突破600亿元
大力支持功率半导体产业发展，株洲市乃至湖南省，都在积极行动。以功率半导体为代表的新一代信息技术产业，早已被纳入全省“4×4”现代化产业体系重点布局。
“突出重点企业、重大项目，强化产业链上下游配套，努力打造全国重要的功率半导体产业基地。”湖南省工信厅党组成员、总经济师熊琛介绍，一方面，我省将充分发挥链主企业带头作用，探索“企业技术输出+地方投资”模式，适时布局新的生产线，加快形成大批量功率半导体器件和第三代半导体晶圆产能，另一方面，也将继续加大对碳化硅、氮化镓等第三代半导体的布局和培育，前瞻布局金刚石、氧化镓为代表的第四代半导体研究。
在省内，株洲双碳产业园、长沙半导体装备制造产业园等是产业主要载体，将加快提升先进封测工艺和产能，推动离子注入机等核心装备产业化，补齐封装基板、引线框架等关键材料短板。我省也将积极支持产学研用各方共同组建创新联合体，用好关键产品“揭榜挂帅”“五首”奖励等政策，组织开展“一条龙”应用攻关、链式协同攻关，加快突破一批关键技术和产品。
在市级层面，我市一批强链补链重大项目正在加速落地和建设。
比如，中车时代半导体公司的中低压功率器件产业化（株洲)建设项目，建成投产后可新增8英寸中低压IGBT晶圆36万片/年的生产能力；湖南顺为第三代功率半导体SIC/IGBT项目，产品可广泛应用于工业调频、储能逆变、新能源汽车、光伏/风力发电等领域；湖南越摩先进封装项目，可加工SIP封装产品3.5亿颗/年；湖南凯睿思覆铜板新材料项目，预计可产覆铜板产品900万张/年；宏达电子的微波电子元器件生产基地建设项目，可新增陶瓷电容器产能20万只/年、环行器及隔离器产能150万只/年。这些项目投产达产后，将为株洲半导体产业带来巨大的机遇，为株洲乃至湖南的前沿产业布局提供坚实的支撑。
值得期待的是，我市正谋划打造“一颗芯、两高地”，即打造自主可控“中国芯”，国内领先、国际先进的电力电子器件及应用产业高地，以及具有核心竞争力的国家电力电子科技创新高地，建设全球具有重要影响力的电力电子器件及应用产业集聚区。“到2025年，力争产业规模突破600亿元，行业规模以上企业达到80家。”市工信局局长宋长征说。