高铁，是中国21世纪“四大发明”之一。

作为知识密集和技术密集的高技术产业代表，高铁行业具有较高的技术壁垒和创新难度。

中国高铁的发展也不是一帆风顺，受到了来自西方国家的技术封锁。尤其是在IGBT芯片领域，西方国家更是视作自己的看家宝贝。

不过，中国人向来是迎难而上的民族，外国人封锁无所谓，中国人可以自己造。

只用8年，中国就夺回了高铁“心脏”IGBT芯片技术，打破了西方20年的垄断局面。

那么，这个神秘兮兮的IGBT芯片是什么东西？它又如何成为高铁的“心脏”？

IGBT芯片

IGBT，是英文“Insulate-Gate Bipolar Transistor”的缩写，其中文学术全称名叫“绝缘栅双极型晶体管”，是自动控制和功率变换的关键部件，在功率半导体器件第三次技术革命是代表性产品。

说的更明白一点，IGBT芯片是高铁列车的动力心脏，控制着整条列车的动力输出。

打一个形象的比喻就是“IGBT芯片之于高铁，就等同于CPU之于手机”。

没了CPU，手机无法运行各条指令，没了IGBT芯片，列车就无法高速行驶。

人们常说：“火车跑的快，全靠车头带。”这句话诚然不假，一列火车的动力全都来源于车头，普通列车如是，高铁也是这样。

对于高铁的发展方向，有两点，一是“速度快”，二是“载的多”。

要实现这两个目标，关键就是为高铁列车安装一个强劲的“动力心脏”。

没有动力，几百吨的列车就无法快速行驶，这个道理很简单，不必多说。

在技术上，该“动力心脏”被称作“牵引电传动系统”。

控制该系统的就是IGBT芯片，此外IGBT芯片还有另一项功能，即功率转换和操控列车。

从外表上看，IGBT芯片模块非常之小（代表集成化高），面积如同一个巴掌，但它却是高铁的命脉。

动力什么时候大？什么时候小？功率转换需要多少时间？都由IGBT芯片控制。

IGBT分为芯片技术、模块封装技术、和应用测试三大技术。

其中，芯片技术难度最高，也最为关键。以7200千瓦大功率交流电为例，一块IGBT芯片模块内部有36个指甲大小的芯片，每块芯片呈并联连接，摆放了5万个被称作“元胞”的电子单元。这些“元胞”能够在百万分之一秒内实现电流的快速转化。

但要在指甲大小的芯片上均匀加工、处理5万个细如发丝的“元胞”，难度无异于“在针尖上绣花”。

可以说，IGBT芯片就是高铁行业的“最高技术明珠”。中国高铁要想追上世界一流水平，必须拥有属于自己的IGBT芯片。

自主之路

众所周知，在21世纪之初，中国的高铁还在起步阶段，制定的是“以市场换技术”的政策，中国花费重金采用的都是德国西门子制造的IGBT芯片。

伴随着中国轨道交通进入“高速期”，对IGBT芯片的需求也水涨船高。

根据国际权威机构ISUPPLI测算，单中国一家每年从国外进口了10万个IGBT芯片，进口额达到了12亿。一辆西门子列车，中国就要花费2.5亿人民币。

为了能够“肥水不流外人田”，为了能够制造属于中国的IGBT芯片，国家于2007年发布了《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》，明确将IGBT芯片作为发展重点。

然而，因为种种原因，IGBT芯片的发展非常缓慢，收效甚微。

业内专家还分析，中国当前的功率半导体器件技术水平同国际一流水平相比，至少落后15年。

2009年6月，中方在视察中国南车株洲所，有过寄语：“机车车辆很多核心技术，即使花钱也买不到。因此，你们的担子很重……勇克IGBT等国家技术难题，早日达到世界领先地位！”

市场的需求，现实的尴尬，让中国南车株洲所感到重任在肩。

IGBT芯片是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式器件，具有驱动容易、控制简单、开关频率高、导通电压大、通态电流大、损耗小等特点。

它能以较小的功率就能控制高电压和大电流，还能依据实际情况进行变化，采用IGBT芯片能大量提高用电效率。

于是，中国南车株洲所收购了英国丹尼克斯半导体公司75%的股权。

丹尼克斯是全球最早开发IGBT技术的厂家，恰逢遇到了2008年的金融危机。

为了求生，丹尼克斯才卖给了中国，这样能帮助中国高铁少走一些弯路。

通过收购该公司，中国就具备了大功率高压晶体管和IGBT等半导体产品的完整产品结构。

但是，收购只是万里长征的第一步，如何实施技术嫁接、制造出中国自主的IGBT芯片，是下一道难关。

为此，中国南车株洲所，投入重金，借助丹尼克斯半导体公司在欧洲的“桥头堡”作用，于英国林肯成立了功率半导体研发中心，招募了全球40名顶尖科学家、工程师，投入精力全力开发新一代IGBT芯片。

大投入终于换来了回报。2011年5月，新一代IGBT芯片研制成功，株洲所马不停蹄投入16亿元，建设国内第一条8英寸IGBT芯片生产基地，同时也是世界第二条8英寸IGBT芯片生产线。

半年之后，该基地生产的8英寸IGBT芯片模块在云南昆明地铁成功运行，这标志着中国打破了西方20年的垄断地位，实现了从研发、制造到应用的全部国产化之路。

走向世界

2003年，中国开始发展高速铁路。

此后，中国只用五年时间就建成了一条时速350公里的京津城际高铁；到2016年，中国高铁运营总里程达到2.2万公里，居世界第一位，取得了举世瞩目的成就。

有了高铁顶尖技术，不能缩在自己的一亩三分地，更应该“走出去”，推广到世界各个角落。

从经济上看，中国高铁走向世界，有利于各个国家之间在“一带一路”大战略框架下的经贸往来，实现经济上的互利互惠，从而让中国更快进入世界经济核心圈。

其次，各国如果采用中国高铁，就肯定需要从口袋掏钱，购买列车设备，从而赚取外汇。

根据海关的数据显示，仅在2014年，中国出口铁路设备价值267.7亿，同比增长22.6%。

最后，高铁走出国门还能带动国内关联产业发展，比如芯片产业、化工产业都能从中受益，增加工作岗位。

从政治上看，高铁“走出去”所带来的正面价值也非常之多。

其余国家采用了中国高铁，就要依赖中国技术，使用中国高铁的标准，从而赢得地缘影响力。

再者，21世纪是海权和陆权并存的世纪，中国的发展战略取决于外部环境以及周边的地缘政治。一旦海上遭到封锁，中国高铁就是最佳的后手，保障国家能源进口的稳定。

归根究底，高铁也属于一种商品。既然是商品，就要符合基本的经济规律。相较于欧洲、日本的高铁，中国高铁具备非常强劲的竞争力。

第一便是先进的技术优势。技术，本来是中国的短板，但从上世纪90年代依赖，中国高铁技术就开始发展。

历经早期技术积累、引进消化吸收、全面自主创新这三个阶段以后，中国高铁跻身世界一流，成功建立了穿越荒漠、高寒地带，跨越不同地形的高速铁路，拥有了为世界不同地区国家提供多样性的高铁建设服务的能力。

第二则是低廉的成本。一件商品在同其它商品竞争时，在技术相等的条件下，成本低廉就是最大的竞争优势。

根据世界银行的报告，中国时速350公里/小时和250公里/小时的高铁项目成本分别是1.29亿和0.87亿，远远低于欧洲、日本的3亿。

有鉴于此，不同国家在没有地缘政治的干扰下，也更愿意招标中国高铁公司。

对于高铁走出国门，用于世界。这一点，国家早就有所准备。

2009年，中央就提出了“高铁走出去”战略。次年，铁道部针对不同国家成立了专门的工作组。

即便是最难啃的骨头，欧洲腹地，也有不少国家采用了中国高铁。

比如说2014年，中国与匈牙利和塞尔维亚合作建立了连接贝尔格莱德和布达佩斯的“匈塞铁路”。

而“匈塞铁路”，原本是德国西门子公司的囊中物，可中国高铁凭借着优良的技术和低廉的价格，硬生生从西门子手中虎口夺食，报了当年在IGBT芯片封锁中国的一箭之仇。

2016年，中国企业设计承建的印尼雅加达-万隆高铁开工建设，成为中国第一个全产业链进军海外的高铁项目。

同时，中国还和俄罗斯签署了莫斯科-喀山的高铁谅解备忘录和勘察设计合同。

最后，中国和伊朗的德黑兰-马什哈德的高铁也在紧锣密鼓的开工建设。

结语：

目前而言，中国高铁海外工程遍及欧、亚、非三大洲，高铁“走出去”日渐成熟，并小有成就。

可以预见，在未来的某一天，在世界人们的认知中，可以一说到手表就想到瑞士，一说到机器就想到德国，一说到高铁就想到中国。

参考资料

《中国高铁走进欧洲？》德国之声

《高铁核心技术电能芯片成功自主化》信息技术动态