功率半導體作為開關電源、馬達驅動、LED驅動、新能源汽車和智能電網等電源系統(tǒng)的核心器件，是降低功耗的關鍵。隨著綠色生活、綠色發(fā)展成為主旋律，功率器件需求必將大幅提升。尤其是，新能源、軌道交通等新興產業(yè)越來越發(fā)展成為“利基”市場，電源IC、MOSFET、IGBT等器件和模塊在其中的作用將顯示出更為重要的地位。

環(huán)保需求點燃IGBT市場

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管） 組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，作為能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷瑥V泛應用在變頻器的逆變電路中，具有電壓高、電流大、頻率高、導通電阻小等特點，能以更低的損耗率實現(xiàn)更快的開關速度，被譽為電力電子裝置的“CPU”。

自商業(yè)化應用以來，小到家電大到船舶、高鐵，都常見IGBT的身影，其在1～100kHz的頻率、電壓為400V～6500V和電流為1A～3600A的應用范圍內占據(jù)重要地位。根據(jù)Yole Development咨詢公司的測算，IGBT市場規(guī)模預計將由2014年的44億美元增長到2018年的60億美元。

中國已成為全球第一大新能源汽車市場，而IGBT功率器件約占新能源汽車整車價值量的10%。其主要表現(xiàn)：一是純電動車的核心模塊離不開IGBT，尤其是性能更佳的場截止型IGBT（FS, FieldStop）；二是馬達逆變器無疑也將驅動IGBT模塊飛速發(fā)展；三是充電難為目前混合動力車/ 電動車主最頭疼的問題，作為發(fā)展新能源汽車產業(yè)的基礎性保障，新能源汽車充電樁的建設刻不容緩，而充電設施的建設也對IGBT功率器件模塊有大量需求。

另一方面，風力發(fā)電機和太陽能發(fā)電站利用自然風和太陽的熱輻射能進行發(fā)電，是當前最為普及的綠色發(fā)電方法，對環(huán)境無害，在全球范圍內發(fā)展前景廣闊。大容量轉換電路的IGBT模塊幫助AC/DC轉換器將風力發(fā)電機的輸出電力轉換為直流電，再通過變頻器將直流電轉換為商用頻率的交流電。太陽能面板所產生的直流電轉換成交流電的功率調節(jié)器同樣有賴于IGBT模塊。同時，隨著直流電機特別是無刷直流電機的應用越來越廣泛，各種電壓等級的MOSFET等功率半導體需求也將順勢而上。

IGBT產品制造過程中的難點攻克

IGBT正面制程和與Trench MOSFET類似，但背面加工的要求極高。華虹宏力在產能規(guī)模上是全球領先的功率分立器件200mm代工廠，在功率器件產品穩(wěn)定量產上擁有15年的經驗，是目前國內唯一擁有IGBT全套背面加工工藝的晶圓代工企業(yè)，在場截止型IGBT的背面晶圓加工能力上尤為突出。

所謂場截止型，是為了讓截止電場到溝道前提前降下來以降低drift厚度，其結構是在P- injection和N-drift間引入N場截止層，最終降低Ron、Vce，達到高功率的要求。

其中，對600V-1200V場截止型IGBT產品需要將晶圓減薄到60～120um，華虹宏力通過設備升級、改造，完善了生產工藝體系：① 成功配置了一整套IGBT 超薄片（最薄60 微米）背面工藝/ 測試生產線，并實現(xiàn)量產；② 通過引進TBDB設備，提高了背面注入能力，使華虹宏力開發(fā)的IGBT產品背面器件結可以更深，性能更加優(yōu)化；③ 配合先進的激光退火工藝用于背面注入雜質激活，背面注入雜質的激活率顯著提高；④ 通過背面濺射金屬工藝的引入，使得芯片的正向導通損耗再次降低10%，大幅提升了IGBT芯片的工作效率。

另外，場截止型IGBT采用區(qū)熔硅單晶作為襯底。區(qū)熔硅單晶的機械強度不如直拉單晶硅，在溝槽柵器件制備過程中容易產生翹曲和缺陷。尤其是IGBT生產由6英寸晶圓升級到8英寸晶圓后，由于晶圓尺寸變大，晶圓翹曲情況變得更加嚴重。華虹宏力在開發(fā)IGBT產品時采用了獨特的應力控制技術，8英寸晶圓的翹曲問題基本得到解決，為IGBT產品順利量產鋪平了道路。通過對各種鈍化膜層結構應力與電性參數(shù)的研究，華虹宏力研發(fā)出了獨特的鈍化層結構，有效改善了IGBT晶圓的應力問題，使600V-1200V場截止型IGBT的高溫可靠性達到同類產品的領先水平。

華虹宏力還成功開發(fā)了穩(wěn)定、高性能的IGBT深溝槽刻蝕及填充特色工藝，進一步提升溝槽密度、減小芯片面積，增強了客戶產品的市場競爭力。IGBT關斷時，由于在漂移區(qū)內存在大量的空穴，導致IGBT有拖尾電流等問題存在，因此IGBT器件關斷時間更長，關斷損耗更高。華虹宏力可為客戶提供先進的少子壽命控制技術，通過精確控制來降低少子壽命，降低關斷時間，提高IGBT器件的開關性能。

加速研發(fā)進擊中高端市場

依托在MOSFET和Super Junction方面十余載來累積的豐富經驗，華虹宏力在基于溝槽結構的600V-1200V非穿通型和場截止型的量產上大獲成功。2016年榮列國內企業(yè)發(fā)明專利授權量前十，其中在Super Junction/Cool-MOS領域專利全球排名第1 。

目前，華虹宏力核心的制造工藝已具備包括深溝槽柵工藝技術，超薄片工藝技術以及基于超薄片的場截止型工藝技術等。基此華虹宏力正在加速研發(fā)新能源車用IGBT技術，包括Smart IGBT和SFM IGBT技術，此外，RC-IGBT/Cool-IGBT/SGT-IGBT等新技術也正在開發(fā)中。預計明年起逐步推向市場。運用這些技術的產品非常適合用于新能源汽車、白色家電、電磁爐、馬達驅動、UPS、焊機、機車拖動、智能電網以及包括風電和太陽能等新能源高端市場應用。

華虹宏力代工生產的600-1200V場截止型IGBT，無論是導通壓降、關斷損耗，還是工作安全區(qū)、可靠性等均達到了國際同類產品最先進水平。諸如：先進深溝槽或精細溝槽刻蝕工藝，不僅實現(xiàn)了低導通壓降和高電流密度，還保證了足夠的短路能力和關斷能力；最低60um的超薄片加工能力結合適當?shù)谋趁孀⑷耄茏匀绲卦趯▔航岛完P斷損耗之間進行性能折中；先進的激光退火工藝進一步加強了IGBT性能的工藝控制能力；低應力的鈍化工藝降低了高溫漏電，從而保證了高溫可靠性。

除了擁有出色的FS IGBT全套背面加工能力外，華虹宏力還在汽車電子方面有著豐富的經驗，建立了零缺陷管理模式，并通過ISO/TS16949認證和多家客戶的VDA 6.3 （德國汽車質量流程審計標準）標準審計，公司客戶的MOSFET和SJNFET（超級結MOSFET）產品也都成功應用到汽車電子中，在晶圓代工領域具有絕對優(yōu)勢。面對新能源汽車市場，華虹宏力的布局不可謂不充分。

“十三五”期間，華虹宏力將勵志服務于《中國制造2025》等國家戰(zhàn)略，致力于驅動車用IGBT國產化市場產業(yè)鏈的發(fā)展，以技術創(chuàng)新和突破為核心，以工藝平臺為基礎，帶動相關產品的研制和產業(yè)化，有效地服務于新能源技術及新能源汽車產業(yè)，實現(xiàn)車用IGBT產品的產業(yè)化，并推動其下游產業(yè)的發(fā)展，欲再攀高峰。