在討論這個看起來是技術性問題之前，我們先來談一談能源利用效率與生產力的關系：能源利用效率越高，生產力越先進，這個你認同不。

能源利用問題是世界級難題

眾所周知，世界范圍內的能源短缺和環境污染問題均日益突出。一方面，為了實現經濟社會的可持續發展，各國政府都紛紛加大了對新型清潔能源領域的政策引導力度（所以我們meng的gao新能源某某材料，曾經的補貼也是滿天飛舞），并希望借此推進新能源的快速發展，使其最終成為人類未來利用的主要能源。另一方面，如何有效利用能源，提升現有能源的利用效率，也是世界各國解決能源短缺和環境污染問題必須長期堅持的基本能源政策。

圖1：蒸汽機車的實際熱效率大概只有：5%～7%

圖2：高鐵上大量應用IGBT，一輛高鐵上要用到接近200個IGBT芯片，IGBT很貴，一塊進口三菱的高鐵IGBT控制芯片價值15萬左右，據稱光IGBT芯片就占到整車成本的15%左右

人類可直接使用的二次能源中，電能是應用最廣泛的能源，也是消耗最大的能源。對一個國家的經濟和生活質量而言，一次能源（如煤、石油、天然氣和太陽能、風能等）轉換為電能的比例和效率越高，表明該國的生產力越先進，人民的生活水平越高。正因為如此，提供高效清潔的電能和提高能源利用效率（包括能源轉換效率和終端消費效率），就成為電能利用的最重要課題之一。

功率器件與能源利用的關系

而談到能源利用效率的問題，你不得不提的一個產品便是IGBT咯。目前我國的總體能源利用效率為33%左右，比發達國家低約10個百分點。當前我國節能工作面臨較大壓力。無論是太陽能電池、風力發電還是新能源汽車，其系統應用都需要把直流電轉換為交流電，承擔這一任務的部件稱為逆變器，逆變器中起到關鍵作用的東西叫---功率器件。功率器件有很多，后期之秀SiC MOSFET活力視乎火力也很猛，但目前金字塔頂端還是非Si IGBT不可了（當然IGBT 并非適應所有領域，只是它的技術門檻高，適用場合刁鉆些而已，通常使用在高電壓場合中，例如如上的經典案例：高鐵）。

圖3：IGBT的應用領域分布

IGBT融合了BJT和MOSFET（說的都是用硅整的器件）的兩種器件的優點。采用IGBT進行功率變換，能夠提高用電效率和質量，具有高效節能和綠色環保的特點，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關鍵支撐技術。是解決能源短缺問題和降低碳排放的關鍵支撐技術。

芯片減薄的意義？

IGBT是事關國家經濟發展的基礎性產品，如此重要的IGBT，長期以來我國卻不得不面對依賴進口的尷尬局面，全球IGBT市場終由歐美日韓把持如英飛凌、三菱、富士電機、安森美以及ABB等企業，前五大企業的市場份額就已經超過了70％。從整個牌面上來看，我們國內的IGBT企業只能吃“邊角料”了（高端進口率貌似90%以上）。

制約我國的IGBT技術研發瓶頸主要在技術工藝和生產設備方面，而工藝上面臨以下幾項難點：1、薄晶圓工藝；2、背面工藝，包括背面離子注入、退火激活、背面金屬化等工藝步驟；3、模塊封裝技術。下文小編帶大家看看第一個點薄晶圓工藝的背后原因。終于跑回到了本文主題。

IGBT本身是一個非通即斷的開關，導通時可以看作導線，斷開時可以看作開路。在電機驅動控制器中，IGBT主要負責將動力電池傳輸的直流電轉化為交流電。電流從上而下垂直穿過IGBT，直至抵達驅動電機。芯片越薄，電流所上面流過的路徑就越短，損耗在芯片上的能量也就隨之降低。同理，減薄可以降低芯片的熱阻，提高芯片的散熱性能。

實際上，IGBT并不是一個理想開關（非通即斷？不是的），原因在于它在導通之時有飽和電壓——Vcesat，造成導通損耗；在開關時也有開關能耗——Eon和Eoff。IGBT在它們的打擊下性能減弱。若IGBT受到的損耗降低，整車電耗也將明顯降低。

一句話來概括，為了降低整車電耗，必須有意將Vcesat和開關損耗降到更低。而增加復合場終止層，減薄N-漂移區（漂移區的正向壓降與厚度密切相關，這就是我們為啥要減薄了）。

場終止層是為了能夠截止電場。“通過一個多層的場終止結構，優化電阻分布。”N-漂移區更薄，電阻越小，Vcesat損耗更低；更薄N-層導通時存儲的過剩載流子總量更少，縮短關斷時間，減少關斷損耗。最終達到一個整體電耗的降低。

另一層面，Vcesat和Eoff是一對矛盾體，對同一代的IGBT技術來講，Vcesat做小，Eoff就高了，反之亦然。它們必須相互妥協，相互折衷。這就到了考驗芯片制造商技術的時候。

 編輯：Alpha