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行业新闻

新能源汽车带给国产IGBT的成长机缘不问可知 应战

作者:admin 发布时间:2018-12-19 01:25

  IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管),是能源变换与传输的焦点器件。采用IGBT进行功率变换,可以或许提高用电效率和质量,是处理能源欠缺问题和降低碳排放的环节手艺。IGBT约占电机驱动系统成本的一半,而电机驱动系统占整车成本的15-20%,也就是说,IGBT占整车成本的7-10%,是除电池之外成本第二高的元件,也决定了整车的能源效率。

  然而,一个不得不提的业内现实是,如许主要的功率器件,却持久来根基被英飞凌、三菱、富士电机、仙童等国外巨头垄断全球市场。在国内市场,中高端IGBT产能严峻不足,持久依赖国际巨头,导致“一芯难求”。

  此刻,这种“外资寡头垄断”的市场款式正在被逐步崩溃。跟着以比亚迪为代表的本土新能源汽车厂商在IGBT范畴实现手艺的冲破,中国的新能源汽车配套财产款式正在悄悄生变。据领会,截至2018年11月,比亚迪累计申请IGBT相关专利175件,此中授权专利114件。

  “我们能够很骄傲地说,在IGBT这个范畴中国能够与欧洲、日本三分全国。” 比亚迪第六事业部总司理陈刚如是说。

  一说起IGBT,有些制造半导体的人心里并不十分注重,他们常想:不就是一个分立器件吗?然而和28nm/16nm集成电路制造一样,IGBT是国度“02专项(《极大规模集成电路制造手艺及成套工艺》项目,因次序排在国度严重专项所列16个严重专项第二位,在业内被称为02专项)”的重点搀扶项目。

  IGBT芯片只要人的指甲盖那么大小,其上蚀刻十几万甚至几十万的微观布局电路,只要借助显微镜才能看清。然而,就是这个指甲盖大小的工具,却在能源转换与传输中起着心脏般的主要感化,它被称为电力电子安装的“CPU”。

  相较于晚期的各类电力电子器件比拟,IGBT具有高输入阻抗、高速开关特征、导通形态低损耗等特点。采用IGBT进行功率变换,可以或许提高用电效率和质量,其高效节能和绿色环保的特点,是处理能源欠缺问题和实现低碳排放的环节手艺支持。

  IGBT是什么?简单来说,它是一个非通即断的开关:导通时能够看做导线,断开时即为开路。IGBT融合了MOSFET以及BJT两种器件的长处,如驱动功率小,饱和压降低等。

  虽然IGBT中文翻译为“绝缘栅双极型晶体管”,但其最常见的形式是模块(Module),并非单管。模块是由多个IGBT芯片并联,电流规格更大。

  IGBT模块在电动汽车中阐扬着至关主要的感化,它是电动汽车及充电桩等设备的焦点手艺部件。例如,在电动节制系统,大功率直流/交换(DC/AC)逆变后驱动汽车电机;车载空调理制系统,小功率直流/交换(DC/AC)逆变,利用电流较小的IGBT和FRD;智能充电桩中,IGBT模块被作为开关元件利用。

  IGBT模块的劣势显而易见,然而令人不测的是,全球电动汽车龙头特斯拉却只利用IGBT单管。由于单就价钱而言,单管要远低于模块。据领会,全球的新能源车企中,除特斯拉和国内少数低速电动外,大部门品牌的新能源汽车都在利用IGBT模块。

  近年来,全球新能源汽车成长如火如荼。业内分歧认为,电动化、智能化、网联化、共享化会是将来新能源汽车的成长趋向。电动化平台是这些手艺的主要根本。而IGBT作为新能源汽车动力、电源系统中的焦点器件,也将迎来黄金成长期。

  数据显示,2017年,全球共发卖新能源汽车跨越120万辆,占全球汽车销量的1.2%。同时,新能源汽车用IGBT的市场规模占IGBT市场的17%,达到7亿美元。

  2016年全球电动车销量大约200万辆,共耗损了大约9亿美元的IGBT管,平均每辆车大约450美元,是电动车里除电池外最高贵的部件。此中,夹杂动力和PHEV大约77万辆,每辆车需要大约300美元的IGBT,纯电动车大约123万辆,平均每辆车利用540美元的IGBT,大功率的纯电公交车用的IGBT可能跨越1000美元。

  庞大的市场潜力,吸引了全球各路电子巨头前来淘金。据统计,全球IGBT市场次要合作者包罗德国英飞凌、日本三菱、富士电机、美国安森美、瑞士ABB等,前五大企业的全球市场份额跨越70%。

  同时,这些国际巨头的兼并重组正在加快。前年,恩智浦与飞思卡尔两大巨头归并,行业集中度进一步提高。此外,高通、英特尔等电子巨头都在竞相进军汽车芯片市场。

  有阐发称,将来的新能源汽车市场变化中,中国会承担引领者的脚色。据BNEF的持久预测显示,跟着新能源汽车对内燃机汽车在成本方面逐步成立起领先劣势,到2025年全球新能源汽车的销量无望增至1100万辆。此中,中国占全球市场份额中将接近50%。在新能源汽车快速成长的大势下,GGII预估,国内新能源汽车和充电桩市场将呈现200亿IGBT模块的需求量。

  然而,一个令人心酸的现实是,在国内市场,中高端IGBT产能严峻不足,汽车IGBT市场被英飞凌、意法半导体、瑞萨电子、恩智浦等国际巨头所垄断。“国内用的芯片大多依托进口,特别是焦点汽车电子节制芯片根基都控制在外国人手中,国内的汽车电子芯片手艺还差得很远。”中国汽车工程学会配备部部长陈长年曾如许感伤。

  和中国构成明显对比的是日本。以丰田为例,虽然在已有本土IGBT巨头,但其在开辟夹杂动力车时,仍是选择将IGBT管完全节制在本人手中,成为了全球独一可以或许自产IGBT管的汽车厂家。普锐斯也因而获得强大的生命力,成为目前全球独一的强夹杂动力车。

  浏览器环节词一搜,“中国IGBT手艺到底有多掉队?”诸如斯类的言论老是铺天盖地,仿佛手艺掉队成了“一芯难求”的最底子要素。

  现实上,国内的手艺壁垒正在被逐步打破。知乎上一位高赞答主说:“作为一名IC民工,身处世界前三的储存器工场,较着感受近两年业内行情见好,国度起头鼎力搀扶芯片财产了。新疆时时彩投注网站确实,目前中国半导体手艺还处于起步阶段,可是有钱有人,仍是能成功的。连我们公司的外国老迈都说,中国的半导体行业必定会起来,可是还需要几年。这几年就是交膏火的过程。良品率就是一点一点试出来的。路仍是要靠我们这一批半导体工程师本人趟出来”。

  这段回覆,和陈刚在比亚迪IGBT4.0发布会上的讲的一段话很像。陈刚说,比亚迪的团队履历了十三年的堆集,才在2017年起头研发出了IGBT4.0。

  目前,新能源车用IGBT方面,比亚迪研发出的全新车规级产物IGBT4.0,其芯片损耗、模块温度轮回能力、电流输出能力等环节目标,达到了全球领先程度。具体体此刻,新能源汽车驱动系统产物的分析损耗比拟当前市场支流产物降低了约20%,使得整车电耗降低;产物模块的温度轮回寿命能够做到当前市场支流产物的10倍以上;搭载IGBT4.0的V-315系列模块在划一工况下较当前市场支流产物的电流输出能力提拔15%。

  对准车用IGBT的车企不止比亚迪。2017年岁尾,江苏宏微科技股份无限公司就与北汽新能源汽车股份公司结合成立宏微-北汽新能源IGBT结合尝试室,以实现提高车用IGBT机能;本年3月,上汽集团股份无限公司与英飞凌以51:49股比合伙成立的上汽英飞凌汽车功率半导体(上海)无限公司正式开业;本年4月,针对新能源市场,中科君芯推出新能源汽车范畴DCS-IGBT芯片。

  据阐发,2018-2025年期间,中国新能源汽车及相关财产带动的IGBT市场规模共计跨越1200亿元。华虹宏力集成一部研发总监杨继业认为,新能源汽车既是节能环保的火急需求,也是我国汽车财产转型升级的一个冲破口。IGBT作为新能源汽车动力、电源系统中的焦点器件,将随之迎来绝佳的成长机缘。

  业内专业人士阐发称,从使用的角度出发,车用IGBT对其手艺倡议了更高的挑战。起首,汽车的公共消费属性对IGBT的利用寿命提出了更高要求,需要满足利用寿命内数十万次以至百万次的功率轮回要求;其次,汽车需要面对着例如爬坡渡水、屡次启停等更为复杂的工况,这对其拆卸体积和散热效率都提出了更高的要求。

  从行业的角度出发,据领会,目前国际次要的IGBT厂商采用的均为IDM模式。IDM贸易模式是国际整合元件制造商模式。IDM厂商的运营范畴涵盖了IC设想、IC制造、封装测试等各个环节,以至也会延长到下流电子终端。采用这一模式的一般有美国、日本和欧洲半导体财产。例如,Intel、三星、TI、东芝、意法半导体等。IDM企业重视手艺堆集,具有领先劣势的头马会不竭提高手艺门槛,后来者追逐难度随之增大。

  对此,比亚迪IGBT产物核心产物总监杨钦耀暗示,做IGTB的研发团队要多跟下流沟通进行融合,去做适合于使用端的产物实现,如许才能实现IGBT财产化。

  “人才培育和产物的尺度化也是实现IGBT财产化的必需前提。” 杨钦耀阐发。



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