据统计，从我国目前全社会用电结构中来看，工商业用户耗电量约占80%，其中电机耗电为用电终端中占比最大的部分，约占工业用电的75%，全国总耗电的60%。如果将电机用上变频器，至少能节能1.8亿千瓦以上，如果耗能降低1%，那节能效果也是十分可观。而变频器的应用，将大大节省电机的用电能耗，尤其在风机和泵类，节能效果可以在50%以上，真正做到绿色、节能。
变频器除了节能应用以外，还可以调节电机的转矩极限，调整电机的停止方式，减少系统的机械传动部件，使整个传动系统启动时需要的功率更低，启动电流更小，对电网的冲击更小，还可以轻松实现加速功能，精确控制速度，如图下图1。
图1：变频器的不同行业应用
低压变频器的拓扑比较单一，主回路主要以不可控整流+制动（可选）+两电平三相全桥逆变为主（如图2），少量 1140V 的矿用变频器上会采用三电平结构。士兰微电子现以多种拓扑的IGBT模块，不同电流、电压和封装规格，可以满足变频器不同功率段和不同应用外观体积的需求。
图2：低压变频主回路拓扑
士兰微从2013年开始研发、生产和销售低压变频器用IGBT模块，至今已有七个年头，从当初客户对国产的顾虑重重到现在大量国内外顶级客户频频莅临公司指导交流互动，功率器件及系统配套半导体芯片的国产化趋势已势不可挡。目前，士兰微应用在变频器应用的IGBT模块电压覆盖主流从600V和1200V，电流10A到600A，分别包括A1系列，A3系列，A5系列，A6系列，A8系列，B4系列，E1系列，E2系列，D1系列等等，门类齐全，兼容英飞凌现有封装，如图3所示。后续兼容Vincotech及西门康等封装也将逐渐完善和推广，并且电流和电压规格还在不断扩展，适合客户特色应用的不同拓扑和封装也在不断创新和突破。经过几年的努力和产品种类完善，公司IGBT模块已大量使用在工业变频的各个应用行业细分市场，包括纺织机械、建筑提升、包装机械、暖通空调、机床工具、风机水泵、空压机等等，尤其在江浙沿海的机床行业、建筑提升行业、海上应用、矿用等特殊行业上广泛应用，正在逐步推广到电力、石油等行业，取得良好的客户口碑。
图3：士兰微量产IGBT模块不同规格
截止目前，士兰微产品已成功导入国内标杆变频器企业供应链体系并批量生产，如图4。国内华东，华南，华北，华中等多省份和直辖市已有众多变频器企业把士兰微作为其首选IGBT模块供应商、首选IPM供应商、首选半导体套片供应商（包括MCU、MOS、电源芯片、模拟器件等）如图5。随着士兰微IGBT模块产品种类的丰富完善，士兰微和行业伙伴的配合愈发默契，在今年半导体供货紧张的大背景下，随着终端市场的需求逐渐增加，士兰微的供货保障能力优势凸显，自建的8吋/12吋芯片工厂最大限度地保证了长期供货的稳定性和产品长期竞争力。相信不久的将来，越来越多的行业用户将会和公司建立长久、可靠的深度合作伙伴关系。
图4：国内标杆客户
图5：不同厂家士兰微模块的应用
士兰微作为国内少数的几家IDM企业之一，拥有5吋，6吋，8吋，12吋等多座芯片厂，以及投资数亿建立的复合车规级IGBT模块产品封装要求的自动化封装厂，从系统研究、芯片设计、封装设计到芯片生产、封装生产等核心技术均由公司自主开发。从2008年士兰微开始研发IPM用600V IGBT芯片，至今已有十余年的IGBT技术开发经验，从早期6吋晶圆工艺到8吋晶圆工艺开发、以及后续的12吋晶圆工艺转移，一路经历了IGBT各类结构的设计及工艺研发过程，封装也从单管、IPM逐渐拓展到大功率工业级模块与车规级IGBT模块，扎扎实实地掌握了IGBT核心技术，如图6所示。后续士兰微将基于12吋晶圆工艺研发下一代IGBT产品，相应的芯片性能、质量、成本优势会进一步提升。
图6：士兰微IGBT芯片履历
士兰微现有量产的IGBT模块所配套芯片均采用Field-Stop技术，性能指标等同于英飞凌4代水平，无论从波形，损耗，动静态各参数都已和现有英飞凌4代（T4，E4，P4）持平。
性能上士兰微IGBT模块均可达到：Tjop=150℃，Tjmax=175 ℃，均通过UL认证。车用模块取得IATF16949质量体系要求。现以在国内TOP客户量产的其中一个100A 7单元模块为例，动静态参数如下表1，双脉冲测试波形见表2所示。
士兰微最新一代的场截止5代（Field-Stop V）技术更是采用了最先进的精细沟槽技术，该工艺平台较之前常规IGBT工艺具有更窄的台面宽度（沟槽间距仅有1.6um），用于降低饱和压降，提高器件的功率密度，缩小芯片的尺寸，且硅厚度大幅减薄，1200V级IGBT只有110um，大大降低了器件的饱和压降和关断损耗。总体损耗相比4代芯片工艺有明显的降低，让变频器客户可以封装跨档使用，同一封装使变频器的体积有明显的减小，既能降低成本，又整体使外观更加美观。
质量是企业的生命，士兰微具有强大的质量团队，从各个维度加强质量管理，公司已经通过了ISO9001、ISO45001、ISO14001、IATF16949、QC080000等质量认证体系，BCM正在导入中。同时我们清晰认识到可靠性对于产品的重要性，通过分解复杂的应用环境和苛刻的应用工况对IGBT可靠性进行深入研究，对过程缺陷、芯片性能、抗热疲劳能力、环境适应能力等导致IGBT模块可靠性的因素，通过降低芯片损耗、提升散热能力、采用先进封装技术等进行有效解决。因此我们对每个型号会严格按照IEC\MIL-STD\JEDEC等标准进行可靠性测试，并对出货的每一个产品都进行动静态测试、双脉冲测试及短路测试，确保给客户的每一颗模块都是参数性能好，可靠性高的，符合各种行业及工矿应用可靠性的IGBT模块。做到既对自己负责，更对客户负责。
士兰微对低压变频器有充分的设计和应用，内部整机系统实验和环境测试实验室建立了完成的整机测试条件，可以测试变频器的各项功能性参数、热应力、电应力、负载变化特性、短路极限、电网波动、EMS能力、环境试验等等，不仅可以充分验证我们IGBT模块和竞品的性能、可靠性及极限对比，而且也能协助变频器厂家对变频器性能的评估测试，目前已经接受国内多家变频器企业来公司整机系统实验室进行整机性能、可靠性及极限测试及分析。
在国内TOP客户量产的其中一个100A 7单元模块为例，动静态参数如下表1，双脉冲测试波形见表2图所示。
士兰微作为国内知名的半导体企业，产品门类齐全，现有的十余条产品线，基本覆盖了变频器应用上的绝大部分硅半导体器件，尤其是功率器件。国产半导体的发展之路还充满挑战，需要我国数代半导体人夜以继日地秉承“绳锯木断，水滴石穿”的务实作风，不断创新，不断开拓，不断突破！
