從功率半導(dǎo)體到IGBT

功率半導(dǎo)體器件也被稱作電力電子器件或功率器件，它是具有包括變頻、變壓、變流、功率管理等功率管理能力的一種特殊開關(guān)。在計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子、新能源、汽車、工業(yè)制造、等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。今天SPEA和大家重點(diǎn)介紹下功率器件中的明星IGBT模塊。

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業(yè)內(nèi)通常將功率半導(dǎo)體開器件分為三大類：

二極管：開關(guān)狀態(tài)由主電路（功率電路）自身控制，因此又稱為一被動(dòng)開關(guān)、不可控開關(guān)。

可控硅：能夠被低功率的控制信號(hào)打開，但只能由主電路（功率電路）自身來關(guān)斷而不能被控制信號(hào)關(guān)斷，因此又被稱為半可控開關(guān)。

可控開關(guān)：半導(dǎo)體可控開關(guān)包括GTO、IGCT、GTR、IGBT、VMOS等

在功率器件中，IGBT模塊備受各行業(yè)青睞，甚至還入選了我國重大科技專項(xiàng)重點(diǎn)扶持項(xiàng)目。它兼具MOSFET（絕緣柵型場效應(yīng)管）及BJT（雙極型三極管）兩類器件優(yōu)勢，開關(guān)速度快、輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡單、開關(guān)損耗小、導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小，在高壓、大電流、高速等方面同樣優(yōu)勢明顯。

IGBT功率半導(dǎo)體的主要引用領(lǐng)域有哪些？

IGBT模塊可以分為低壓（600V以下），中壓（600V-1200V）和？壓（1200V-6700V），IGBT主要用于變頻器逆變和其他逆變電路。將直流電壓逆變成頻率可調(diào)的交流電。它有陰極，陽極，和控制極。關(guān)斷的時(shí)候其阻抗是非常大的基本是斷路，接通的時(shí)候存在很小的電阻，通過接通或斷開控制極來控制陰極和陽極之間的接通和關(guān)斷。其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：

1、新能源汽車

在新能源汽車中，IGBT模塊是電動(dòng)汽車及充電樁等設(shè)備的核心技術(shù)部件。IGBT模塊占電動(dòng)汽車成本將近5％，占充電樁成本約20％。IGBT主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域中以下幾個(gè)方面：

A、電動(dòng)控制系統(tǒng)大功率直流／交流（DC／AC）逆變后驅(qū)動(dòng)汽車電機(jī)。

B、車載空調(diào)控制系統(tǒng)小功率直流／交流（DC／AC）逆變，使用電流較小的IGBT和FRD。

C、充電樁智能充電樁中IGBT模塊被作為開關(guān)元件使用。

2、軌道交通

IGBT器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。交流傳動(dòng)技術(shù)是現(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一，在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中牽引變流器是關(guān)鍵部件，而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一

3、電網(wǎng)及家電

電網(wǎng)系統(tǒng)在朝著智能化方向發(fā)展，智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端與IGBT聯(lián)系密切，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件，此外IGBT是電力電子變壓器（PET）的關(guān)鍵器件。在家電中，微波爐、LED照明驅(qū)動(dòng)等對(duì)于IGBT需求也在持續(xù)提升。

4、光伏產(chǎn)業(yè)

IGBT是光伏逆變器、儲(chǔ)能逆變器的核心器件。IGBT模塊占光伏逆變器價(jià)值量的15%至20%，不同的光伏電站需要的IGBT產(chǎn)品略有不同，比如集中式光伏主要采用IGBT模塊，而分部式光伏主要采用IGBT單管或模塊。

IGBT原理與技術(shù)

IGBT是什么？

IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由（BJT）雙極型三極管和絕緣柵型場效應(yīng)管（MOS）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有（MOSFET）金氧半場效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管（GTR）的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。 GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；（因?yàn)閂be=0.7V,而Ic可以很大（跟PN結(jié)材料和厚度有關(guān)）） MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。（因?yàn)镸OS管有Rds，如果Ids比較大，就會(huì)導(dǎo)致Vds很大） IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。 IGBT最主要的作用就是把高壓直流變?yōu)榻涣?，以及變頻。（所以用在電動(dòng)車上比較多）

2.IGBT的工作原理 忽略復(fù)雜的半導(dǎo)體物理推導(dǎo)過程，下面是簡化后的工作原理。 IGBT有N溝道型和P溝道型兩種，主流的N溝道IGBT的電路圖符號(hào)及其等效電路如下：

所以整個(gè)過程就很簡單： 當(dāng)柵極G為高電平時(shí)，NMOS導(dǎo)通，所以PNP的CE也導(dǎo)通，電流從CE流過。 當(dāng)柵極G為低電平時(shí)，NMOS截止，所以PNP的CE截止，沒有電流流過。

IGBT與MOSFET不同，內(nèi)部沒有寄生的反向二極管，因此在實(shí)際使用中(感性負(fù)載)需要搭配適當(dāng)?shù)目旎謴?fù)二極管。

3.IGBT的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1、具有更高的電壓和電流處理能力。 2、極高的輸入阻抗。 3、可以使用非常低的電壓切換非常高的電流。 4、電壓控制裝置，即它沒有輸入電流和低輸入損耗。 5、柵極驅(qū)動(dòng)電路簡單且便宜，降低了柵極驅(qū)動(dòng)的要求 6、通過施加正電壓可以很容易地打開它，通過施加零電壓或稍微負(fù)電壓可以很容易地關(guān)閉它。 7、具有非常低的導(dǎo)通電阻。 8、具有高電流密度，使其能夠具有更小的芯片尺寸。 9、具有比 BJT 和 MOS 管更高的功率增益。 10、具有比 BJT 更高的開關(guān)速度。 11、可以使用低控制電壓切換高電流電平。 12、雙極性質(zhì)，增強(qiáng)了傳導(dǎo)性。 13、安全可靠。 缺點(diǎn)： 1、開關(guān)速度低于 MOS管。 2、因?yàn)槭菃蜗虻模跊]有附加電路的情況下無法處理AC波形。 3、不能阻擋更高的反向電壓。 4、比 BJT 和 MOS管價(jià)格更高。 5、類似于晶閘管的P-N-P-N結(jié)構(gòu)，因此它存在鎖存問題 4.IGBT的主要參數(shù) （1）集電極-發(fā)射極額定電壓UCES是IGBT在截止?fàn)顟B(tài)下集電極與發(fā)射極之間能夠承受的最大電壓，一般UCES小于或等于器件的雪崩擊穿電壓。 （2）柵極-發(fā)射極額定電壓UGE是IGBT柵極與發(fā)射極之間允許施加的最大電壓，通常為20V。柵極的電壓信號(hào)控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，其電壓不可超過UGE。 （3）集電極額定電流IC是IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，允許持續(xù)通過的最大電流。 （4）集電極-發(fā)射極飽和電壓UCE是IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，集電極與發(fā)射極之間的電壓降。該值越小，則管子的功率損耗越小。 （5）開關(guān)頻率在IGBT的使用說明書中，開關(guān)頻率是以開通時(shí)間tON、下降時(shí)間t1和關(guān)斷時(shí)間tOFF給出的，根據(jù)這些參數(shù)可估算出IGBT的開關(guān)頻率，一般可達(dá)30～40kHz。在變頻器中，實(shí)際使用的載波頻率大多在15kHz以下。 6.IGBT的靜態(tài)特性曲線 IGBT靜態(tài)特性曲線包括轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線：其中左側(cè)用于表示IC-VGE關(guān)系的曲線叫做轉(zhuǎn)移特性曲線，右側(cè)表示IC-VCE關(guān)系的曲線叫做輸出特性曲線。

（1）轉(zhuǎn)移特性曲線 IGBT的轉(zhuǎn)移特性曲線是指輸出集電極電流IC與柵極-發(fā)射極電壓VGE之間的關(guān)系曲線。 為了便于理解，這里我們可通過分析MOSFET來理解IGBT的轉(zhuǎn)移特性。 當(dāng)VGS=0V時(shí)，源極S和漏極D之間相當(dāng)于存在兩個(gè)背靠背的pn結(jié)，因此不論漏極-源極電壓VDS之間加多大或什么極性的電壓，總有一個(gè)pn結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏、源極間沒有導(dǎo)電溝道，器件無法導(dǎo)通，漏極電流ID為N+PN+管的漏電流，接近于0。 當(dāng)0

這里MOSFET的柵源電壓VGS類似于IGBT的柵射電壓VGE，漏極電流ID類似于IGBT的集電極電流IC。IGBT中，當(dāng)VGE≥VGE（th）時(shí)，IGBT表面形成溝道，器件導(dǎo)通。 （2）輸出特性曲線 IGBT的輸出特性通常表示的是以柵極-發(fā)射極電壓VGE為參變量時(shí)，漏極電流IC和集電極-發(fā)射極電壓VCE之間的關(guān)系曲線。

由于IGBT可等效理解為MOSFET和PNP的復(fù)合結(jié)構(gòu)，它的輸出特性曲線與MOSFET強(qiáng)相關(guān)，因此這里我們依舊以MOSFET為例來講解其輸出特性。

其中當(dāng)VDS>0且較小時(shí)，ID隨著VDS的增大而增大，這部分區(qū)域在MOSFET中稱為可變電阻區(qū)，在IGBT中稱為非飽和區(qū)；

當(dāng)VDS繼續(xù)增大，ID-VDS的斜率逐漸減小為0時(shí)，該部分區(qū)域在MOSFET中稱為恒流區(qū)，在IGBT中稱為飽和區(qū)；

當(dāng)VDS增加到雪崩擊穿時(shí)，該區(qū)域在MOSFET和IGBT中都稱為擊穿區(qū)。

IGBT的柵極-發(fā)射極電壓VGE類似于MOSFET的柵極-源極電壓VGS，集電極電流IC類似于漏極電流ID，集電極-發(fā)射極電壓VCE類似于漏源電壓VDS。

MOSFET與IGBT在線性區(qū)之間存在差異（紅框所標(biāo)位置）。

這主要是由于IGBT在導(dǎo)通初期，發(fā)射極P+/N-結(jié)需要約為0.7V的電壓降使得該結(jié)從零偏轉(zhuǎn)變?yōu)檎鶎?dǎo)致的。 6.IGBT如何選型 （1）IGBT額定電壓的選擇 三相380V輸入電壓經(jīng)過整流和濾波后，直流母線電壓的最大值：在開關(guān)工作的條件下，IGBT的額定電壓一般要求高于直流母線電壓的兩倍，根據(jù)IGBT規(guī)格的電壓等級(jí)，選擇1200V電壓等級(jí)的IGBT。 （2）IGBT額定電流的選擇 以30kW變頻器為例，負(fù)載電流約為79A，由于負(fù)載電氣啟動(dòng)或加速時(shí)，電流過載，一般要求1分鐘的時(shí)間內(nèi)，承受1.5倍的過流，擇最大負(fù)載電流約為119A ，建議選擇150A電流等級(jí)的IGBT。 （3）IGBT開關(guān)參數(shù)的選擇 變頻器的開關(guān)頻率一般小于10kHZ，而在實(shí)際工作的過程中，IGBT的通態(tài)損耗所占比重比較大，建議選擇低通態(tài)型IGBT。 （4）影響IGBT可靠性因素 （1）柵電壓 IGBT工作時(shí)，必須有正向柵電壓，常用的柵驅(qū)動(dòng)電壓值為15～187，最高用到20V， 而棚電壓與柵極電阻Rg有很大關(guān)系，在設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路時(shí)， 參考IGBT Datasheet中的額定Rg值，設(shè)計(jì)合適驅(qū)動(dòng)參數(shù)，保證合理正向柵電壓。因?yàn)镮GBT的工作狀態(tài)與正向棚電壓有很大關(guān)系，正向柵電壓越高，開通損耗越小，正向壓降也咯小。 在橋式電路和大功率應(yīng)用情況下，為了避免干擾，在IGBT關(guān)斷時(shí)，柵極加負(fù)電壓，一般在-5- 15V，保證IGBT的關(guān)斷，避免Miller效應(yīng)影響。 （2）Miller效應(yīng) 為了降低Miller效應(yīng)的影響，在IGBT柵驅(qū)動(dòng)電路中采用改進(jìn)措施： (1)開通和關(guān)斷采用不同柵電阻Rg,ON和Rg,off，確保IGBT的有效開通和關(guān)斷; (2)柵源間加電容c，對(duì)Miller效應(yīng)產(chǎn)生的電壓進(jìn)行能量泄放; (3)關(guān)斷時(shí)加負(fù)柵壓。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，采用三者合理組合，對(duì)改進(jìn)Mille r效應(yīng)的效果更佳。 7.IGBT的應(yīng)用 （IGBT最主要的作用就是高壓直流轉(zhuǎn)交流，以及變頻） 1、新能源汽車
IGBT是電動(dòng)汽車及充電樁等設(shè)備的核心技術(shù)部件，在電動(dòng)汽車中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，主要作用于電動(dòng)車汽車的充電樁、電動(dòng)控制系統(tǒng)以及車載空調(diào)控制系統(tǒng)。
（1）電動(dòng)控制系統(tǒng)
作用于大功率直流/交流(DC/AC)逆變后汽車電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；
（2）車載空調(diào)控制系統(tǒng)
作用于小功率直流/交流(DC/AC)的逆變；
（3）充電樁
智能充電樁中被作為開關(guān)元件使用； 2、智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端均需使用IGBT。
（1）發(fā)電端
風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需使用IGBT。
（2）輸電端
特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需大量使用IGBT。
（3）變電端
IGBT是電力電子變壓器的關(guān)鍵器件。
（4）用電端
家用白電、 微波爐、LED照明驅(qū)動(dòng)等都對(duì)IGBT有大量的需求。 3、軌道交通
眾所周知，交流傳動(dòng)技術(shù)是現(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一，在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中牽引變流器是關(guān)鍵部件，而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一，可以說該器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。 車載IGBT的模塊封裝與流程 近些年，電動(dòng)汽車的蓬勃發(fā)展帶動(dòng)了功率模塊封裝技術(shù)的更新迭代。目前電動(dòng)汽車主逆變器功率半導(dǎo)體技術(shù)，代表著中等功率模塊技術(shù)的先進(jìn)水平，高可靠性、高功率密度并且要求成本競爭力是其首先需要滿足的要求。

功率器件模塊封裝結(jié)構(gòu)演進(jìn)趨勢 ?

IGBT作為重要的電力電子的核心器件，其可靠性是決定整個(gè)裝置安全運(yùn)行的最重要因素。由于IGBT采取了疊層封裝技術(shù)，該技術(shù)不但提高了封裝密度，同時(shí)也縮短了芯片之間導(dǎo)線的互連長度，從而提高了器件的運(yùn)行速率。傳統(tǒng)Si基功率模塊封裝存在寄生參數(shù)過高，散熱效率差的問題，這主要是由于傳統(tǒng)封裝采用了引線鍵合和單邊散熱技術(shù)，針對(duì)這兩大問題，SiC功率模塊封裝在結(jié)構(gòu)上采用了無引線互連（wireless interconnection）和雙面散熱（double-side cooling）技術(shù)，同時(shí)選用了導(dǎo)熱系數(shù)更好的襯底材料，并嘗試在模塊結(jié)構(gòu)中集成去耦電容、溫度/電流傳感器以及驅(qū)動(dòng)電路等，研發(fā)出了多種不同的模塊封裝技術(shù)。

直接導(dǎo)線鍵合結(jié)構(gòu)（DLB）

直接導(dǎo)線鍵合結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)就是利用焊料，將銅導(dǎo)線與芯片表面直接連接在一起，相對(duì)引線鍵合技術(shù)，該技術(shù)使用的銅導(dǎo)線可有效降低寄生電感，同時(shí)由于銅導(dǎo)線與芯片表面互連面積大，還可以提高互連可靠性。三菱公司利用該結(jié)構(gòu)開發(fā)的IGBT模塊，相比引線鍵合模塊內(nèi)部電感降低至57%，內(nèi)部引線電阻減小一半。

DLB結(jié)構(gòu)

SKiN結(jié)構(gòu)

SKiN模塊結(jié)構(gòu)也是一種無引線鍵合的結(jié)構(gòu)，它采用了雙層柔軟的印刷線路板同時(shí)用于連接MOSFET和用作電流通路。

SKiN結(jié)構(gòu) 2.5D和3D模塊封裝結(jié)構(gòu)

為進(jìn)一步降低寄生效應(yīng)，使用多層襯底的2.5D和3D模塊封裝結(jié)構(gòu)被開發(fā)出來用于功率芯片之間或者功率芯片與驅(qū)動(dòng)電路之間的互連。在2.5D結(jié)構(gòu)中，不同的功率芯片被焊接在同一塊襯底上，而芯片間的互連通過增加的一層轉(zhuǎn)接板中的金屬連線實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)接板與功率芯片靠得很近，需要使用耐高溫的材料，低溫共燒陶瓷（LTCC）轉(zhuǎn)接板常被用于該結(jié)構(gòu)，下圖為一種2.5D模塊封裝結(jié)構(gòu)。

2.5D模塊封裝結(jié)構(gòu) 而在3D模塊封裝結(jié)構(gòu)中，兩塊功率芯片或者功率芯片和驅(qū)動(dòng)電路通過金屬通孔或凸塊實(shí)現(xiàn)垂直互連，下圖是一種利用緊壓工藝（Press-Pack）實(shí)現(xiàn)的3D模塊封裝，這種緊壓工藝采用直接接觸的方式而不是引線鍵合或者焊接方式實(shí)現(xiàn)金屬和芯片間的互連，該結(jié)構(gòu)包含3層導(dǎo)電導(dǎo)熱的平板，平板間放置功率芯片，平板的尺寸由互連的芯片尺寸以及芯片表面需要互連的版圖結(jié)構(gòu)確定，整個(gè)結(jié)構(gòu)的厚度一般小于5mm。

采用緊壓工藝的3D模塊封裝結(jié)構(gòu) 下圖是另一種3D模塊封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過低溫共燒陶瓷工藝，實(shí)現(xiàn)了功率芯片和驅(qū)動(dòng)電路的垂直互連，該結(jié)構(gòu)還可以方便地將被動(dòng)元件集成在低溫共燒陶瓷襯底上。

? ? IGBT模塊封裝流程簡介 ? 1、絲網(wǎng)印刷：將錫膏按設(shè)定圖形印刷于散熱底板和DBC銅板表面，為自動(dòng)貼片做好前期準(zhǔn)備 印刷效果； 2、自動(dòng)貼片：將IGBT芯片與FRED芯片貼裝于DBC印刷錫膏表面； 3、真空回流焊接：將完成貼片的DBC半成品置于真空爐內(nèi)，進(jìn)行回流焊接； 4、超聲波清洗：通過清洗劑對(duì)焊接完成后的DBC半成品進(jìn)行清洗，以保證IGBT芯片表面潔凈度滿足鍵合打線要求； 5、X-RAY缺陷檢測：通過X光檢測篩選出空洞大小符合標(biāo)準(zhǔn)的半成品，防止不良品流入下一道工序； 6、自動(dòng)鍵合：通過鍵合打線，將各個(gè)IGBT芯片或DBC間連結(jié)起來，形成完整的電路結(jié)構(gòu)； 7、激光打標(biāo)：對(duì)模塊殼體表面進(jìn)行激光打標(biāo)，標(biāo)明產(chǎn)品型號(hào)、日期等信息； 8、殼體塑封：對(duì)殼體進(jìn)行點(diǎn)膠并加裝底板，起到粘合底板的作用； 9、功率端子鍵合 10、殼體灌膠與固化：對(duì)殼體內(nèi)部進(jìn)行加注A、B膠并抽真空，高溫固化 ，達(dá)到絕緣保護(hù)作用； 11、封裝、端子成形：對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加裝頂蓋并對(duì)端子進(jìn)行折彎成形； 12、功能測試：對(duì)成形后產(chǎn)品進(jìn)行高低溫沖擊檢驗(yàn)、老化檢驗(yàn)后，測試IGBT靜態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù)以符合出廠標(biāo)準(zhǔn) IGBT 模塊成品。 功率半導(dǎo)體模塊封裝是其加工過程中一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它關(guān)系到功率半導(dǎo)體器件是否能形成更高的功率密度，能否適用于更高的溫度、擁有更高的可用性、可靠性，更好地適應(yīng)惡劣環(huán)境。功率半導(dǎo)體器件的封裝技術(shù)特點(diǎn)為：設(shè)計(jì)緊湊可靠、輸出功率大。其中的關(guān)鍵是使硅片與散熱器之間的熱阻達(dá)到最小，同樣使模塊輸人輸出接線端子之間的接觸阻抗最低。 IGBT在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 當(dāng)前的新能源車的模塊系統(tǒng)由很多部分組成，如電池、VCU、BSM、電機(jī)等，但是這些都是發(fā)展比較成熟的產(chǎn)品，國內(nèi)外的模塊廠商已經(jīng)開發(fā)了很多，但是有一個(gè)模塊需要引起行業(yè)內(nèi)的重視，那就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分最核心的元件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管芯片）。作為電力電子行業(yè)里的“CPU”，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是國際上公認(rèn)的電子革命中最具代表性的產(chǎn)品。將多個(gè)IGBT芯片集成封裝在一起形成IGBT模塊，其功率更大、散熱能力更強(qiáng)，在新能源汽車領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的功用和影響。 ? 01什么是“三電系統(tǒng)”和“電驅(qū)系統(tǒng)”？

三電系統(tǒng)，即動(dòng)力電池（簡稱電池）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)（簡稱電機(jī)）、電機(jī)控制器（簡稱電控），也被人們成為三大件，加起來約占新能源車總成本的70%以上，是決定整車運(yùn)動(dòng)性能核心的組件。

電驅(qū)系統(tǒng)，我們一般簡單把電機(jī)、電控、減速器，合稱為電驅(qū)系統(tǒng)。

但嚴(yán)格定義上講，根據(jù)進(jìn)精電動(dòng)招股說明書，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括三大總成：驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成（將動(dòng)力電池的電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，是輸出動(dòng)力的來源）、控制器總成（基于功率半導(dǎo)體的硬件及軟件設(shè)計(jì)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并持續(xù)豐富其他控制功能）、傳動(dòng)總成（通過齒輪組降低輸出轉(zhuǎn)速提高輸出扭矩，以保證電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行在高效區(qū)間）。

圖：電驅(qū)系統(tǒng)示意圖

電驅(qū)系統(tǒng)工作：在駕駛新能源汽車時(shí)，電機(jī)控制器把動(dòng)力電池放出的直流電（DC）變?yōu)榻涣麟姡ˋC）（這個(gè)過程即逆變），讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再通過傳動(dòng)系統(tǒng)（主要是減速器）讓汽車的輪子跑起來。反過來，把車輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)到電池的過程就是動(dòng)能回收。電驅(qū)系統(tǒng)工作示意圖如下：

02、IGBT模塊究竟如何工作？

IGBT模塊的標(biāo)準(zhǔn)封裝形式是一個(gè)扁平的類長方體，下圖為HP1模塊的正上方視角，最外面白色的都是塑料外殼，底部是導(dǎo)熱散熱的金屬底板（一般是銅材料）?？梢钥吹侥K外面還有非常多的端子和引腳，各自有自己的作用：

圖：HP1模塊等效電路圖

圖：HP1模塊等效電路圖

在電控模塊中，IGBT模塊是逆變器的最核心部件，總結(jié)其工作原理：

通過非通即斷的半導(dǎo)體特性，不考慮過渡過程和寄生效應(yīng)，我們將單個(gè)IGBT芯片看做一個(gè)理想的開關(guān)。我們?cè)谀K內(nèi)部搭建起若干個(gè)IGBT芯片單元的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)，當(dāng)直流電通過模塊時(shí)，通過不同開關(guān)組合的快速開斷，來改變電流的流出方向和頻率，從而輸出得到我們想要的交流電。

03、IGBT模塊的生產(chǎn)流程

IGBT行業(yè)的門檻非常高。除了芯片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，IGBT模塊封裝測試的開發(fā)和生產(chǎn)等環(huán)節(jié)同樣有著非常高的技術(shù)要求和工藝要求。

圖：IGBT標(biāo)準(zhǔn)封裝結(jié)構(gòu)橫切面

如上圖所示，可以看到IGBT模塊橫切面的界面，目前殼封工藝的模塊基本結(jié)構(gòu)都相差不大。IGBT模塊封裝的流程大致如下：

貼片→真空回流焊接→超聲波清洗→X-ray缺陷檢測→引線鍵合→靜態(tài)測試→二次焊接→殼體灌膠與固化→端子成形→功能測試（動(dòng)態(tài)測試、絕緣測試、反偏測試）

貼片，首先將IGBT wafer上的每一個(gè)die貼片到DBC上。DBC是覆銅陶瓷基板，中間是陶瓷，雙面覆銅，DBC類似PCB起到導(dǎo)電和電氣隔離等作用，常用的陶瓷絕緣材料為氧化鋁（Al2O3）和氮化鋁（AlN）；

真空焊接，貼片后通過真空焊接將die與DBC固定，一般焊料是錫片或錫膏；

X-ray空洞檢測，需要檢測在敢接過程中出現(xiàn)的氣泡情況，即空洞，空洞的存在將會(huì)嚴(yán)重影響器件的熱阻和散熱效率，以致出現(xiàn)過溫、燒壞、爆炸等問題。一般汽車IGBT模塊要求空洞率低于1%；

接下來是wire bonding工藝，用金屬線將die和DBC鍵合，使用最多的是鋁線，其他常用的包括銅線、銅帶、鋁帶；

中間會(huì)有一系列的外觀檢測、靜態(tài)測試，過程中有問題的模塊直接報(bào)廢；

重復(fù)以上工序?qū)BC焊接和鍵合到銅底板上，然后是灌膠、封殼、激光打碼等工序；

出廠前會(huì)做最后的功能測試，包括電氣性能的動(dòng)態(tài)測試、絕緣測試、反偏測試等等。

04、常見的汽車IGBT模塊封裝類型有哪些？

Econodual系列半橋封裝，應(yīng)用在商用車上為主，主要規(guī)格為1200V/450A，1200V/600A等；

HP1全橋封裝，主要用在中小功率車型上，包括部分A級(jí)車、絕大部分的A0、A00車，峰值功率一般在70kW以內(nèi)，型號(hào)以650V400A為主，其他規(guī)格如750V300A、750V400A、750V550A等；

HPD全橋封裝，中大功率型車上使用，大部分A級(jí)車及以上，以750V820A的規(guī)格占據(jù)市場主流，其他規(guī)格如750V550A等；

DC6全橋封裝，基于UVW三相全橋的整體式封裝方案，具備封裝緊湊，功率密度高，散熱性能好等特點(diǎn)；

TO247單管并聯(lián)，市場上也有少量使用TO247單管封裝的電控系統(tǒng)方案。使用單管并聯(lián)方案的優(yōu)勢主要有兩點(diǎn)：①單管方案可以實(shí)現(xiàn)靈活的線路設(shè)計(jì)，需要多大的電流就用相應(yīng)的單管并聯(lián)就好了，所以成本也有一定優(yōu)勢；②寄生電感問題比IGBT模塊好解決。但是使用單管并聯(lián)也存在一些待解決的難點(diǎn)：①每個(gè)并聯(lián)單管之間均流和平衡比較困難，一致性比較難得到保障，例如實(shí)現(xiàn)同時(shí)的開斷，相同的電流、溫度等；②客戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工藝難度非常大；③接口比較多，對(duì)產(chǎn)線的要求很高。

05、中國汽車IGBT市場情況

隨著國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈上游大有逐步完成國產(chǎn)替代，甚至引領(lǐng)世界的趨勢，諸如整車品牌、動(dòng)力電池、電池材料等等已經(jīng)走得比較靠前。而汽車電控IGBT模塊是新能源汽車最核心的功率器件，之前一直被諸如英飛凌、安森美、賽米控、三菱電機(jī)等國外供應(yīng)商壟斷，但隨著比亞迪半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)、中車時(shí)代、士蘭微、翠展微等國內(nèi)供應(yīng)商的崛起，目前在一定程度上已經(jīng)能夠滿足國產(chǎn)需求，相信在不久的將來，國內(nèi)汽車半導(dǎo)體企業(yè)會(huì)更大更強(qiáng)！

圖：汽車電控IGBT模塊市場情況

06、主要汽車IGBT模塊供應(yīng)商介紹

英飛凌

英飛凌科技公司于1999年4月1日在德國慕尼黑正式成立，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司之一。其前身是西門子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門，于1999年獨(dú)立，2000年上市。英飛凌的業(yè)務(wù)遍及全球，在全球共有56家研發(fā)機(jī)構(gòu)和20家生產(chǎn)工廠。

主營產(chǎn)品：

微控制器、智能傳感器、射頻收發(fā)IC、雷達(dá)、分立式和集成式功率半導(dǎo)體、充電模塊、充電器、控制器、DCDC、IGBT、智能網(wǎng)聯(lián)處理器、網(wǎng)關(guān)芯片、AI芯片

配套客戶：

豐田汽車、大陸電子、大眾汽車、日立電線、寶馬、奧迪等

比亞迪半導(dǎo)體

比亞迪半導(dǎo)體股份有限公司是國內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)，成立于2004年10月15日，主要從事功率半導(dǎo)體、智能控制IC、智能傳感器、光電半導(dǎo)體，半導(dǎo)體制造及服務(wù)，覆蓋了對(duì)光、電、磁等信號(hào)的感應(yīng)、處理及控制，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、能源、工業(yè)和消費(fèi)電子等領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景。比亞迪半導(dǎo)體矢志成為高效、智能、集成的新型半導(dǎo)體供應(yīng)商。

主營產(chǎn)品：

電源管理芯片、功率MOSFET、LED驅(qū)動(dòng)芯片、電量計(jì)、復(fù)位芯片、IGBT芯片及模組、智能功率模塊及IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊、CMOS圖像傳感器、音頻功放、消噪IC、筆記本觸控面板、觸摸控制芯片、TVS管和電流傳感器、攝像頭

配套客戶：

比亞迪，小鵬G3等

斯達(dá)半導(dǎo)

嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司成立于2005年4月，是一家專業(yè)從事功率半導(dǎo)體芯片和模塊尤其是IGBT芯片和模塊研發(fā)、生產(chǎn)和銷售服務(wù)的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。公司總部位于浙江嘉興，在上海和歐洲均設(shè)有子公司，并在國內(nèi)和歐洲設(shè)有研發(fā)中心，是目前國內(nèi)IGBT領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。

主營產(chǎn)品：

IGBT模塊、MOSFET模塊

配套客戶：

英威騰電氣、匯川技術(shù)、巨一動(dòng)力、電驅(qū)動(dòng)

間接配套：

宇通、比亞迪、上汽、小鵬等

瑞薩電子Renesas

瑞薩電子株式會(huì)社，是全球無線網(wǎng)絡(luò)、汽車、消費(fèi)與工業(yè)市場設(shè)計(jì)制造嵌入式半導(dǎo)體的全球領(lǐng)先供應(yīng)商，產(chǎn)品包括微控制器、SoC解決方案和各種模擬與功率器件。現(xiàn)在的瑞薩電子，是由NEC、三菱半導(dǎo)體、日立半導(dǎo)體，三大巨頭構(gòu)成的。2003年4月1日由日立制作所半導(dǎo)體部門和三菱電機(jī)半導(dǎo)體部門合并成立了瑞薩科技，NEC電子和瑞薩科技于2010年4月合并，由此誕生了瑞薩電子。

主營產(chǎn)品：

微控制器、微處理器、傳感器、模擬功率器件、SoC產(chǎn)品、AI芯片、電源管理、電池管理、抬頭顯示、網(wǎng)關(guān)芯片

配套客戶：

豐田、日產(chǎn)、奧迪、鈴木、博世、愛信精機(jī)、德爾福、Ryosan

日本電裝

日本電裝公司(DENSO股份有限公司）成立于1949年12月16日，是世界汽車系統(tǒng)零部件的頂級(jí)供應(yīng)商，目前共擁有198家公司(日本63、北美21、歐洲27、亞洲80、其他7)。

主營產(chǎn)品：

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品（如噴油器、燃油泵、ECU等）、空調(diào)相關(guān)產(chǎn)品（如空調(diào)單元、壓縮機(jī)、冷凝器等）、車身相關(guān)產(chǎn)品（如雨刮系統(tǒng)，儀表等）、駕駛安全相關(guān)產(chǎn)品（如安全氣囊ECU，毫米波雷達(dá)等）、信息通信產(chǎn)品（如車載導(dǎo)航等）、汽車后市場產(chǎn)品（如火花塞、雨刮片等）以及機(jī)械手、掃碼器等其他領(lǐng)域產(chǎn)品、IGBT，OTA方案、W-HUD、中控儀表、車載DMS系統(tǒng)、T-Box、智能座艙、導(dǎo)航影音一體機(jī)/車機(jī)、液晶儀表、安全帶提醒器（SBR）、座椅電機(jī)、域控制器、W-BMS業(yè)務(wù)

配套客戶：

豐田/馬自達(dá)（WHUD）、本田、日產(chǎn)、廣汽傳祺GA6等

富士電機(jī)

富士電機(jī)控股公司FUJI ELECTRIC HOLDINGS CO., LTD.成立于成立時(shí)間：1923年8月29日，富士電機(jī)是古河電器工業(yè)與德國西門子以資本技術(shù)資本合作成立的公司。產(chǎn)品涵蓋電機(jī)系統(tǒng)、電子設(shè)備、零售終端設(shè)備、半導(dǎo)體、發(fā)電設(shè)備、能源管理等。

主營產(chǎn)品：

IGBT系統(tǒng)（剎車輔助、轉(zhuǎn)向輔助、新能源電機(jī)控制器上的部件）

配套客戶：

蘇州匯川

三菱電機(jī)

三菱電機(jī)株式會(huì)社，是三菱MITSUBISHI財(cái)團(tuán)之一，全球500強(qiáng)。公司成立于1921年1月15日，當(dāng)時(shí)三菱造船公司（現(xiàn)在的三菱重工業(yè)株式會(huì)社）將日本神戶的一家工廠脫離出去，組建了一家名為三菱電機(jī)株式會(huì)社的新公司，專門為遠(yuǎn)洋船舶制造電機(jī)。目前三菱業(yè)務(wù)范圍包括重電系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、信息通訊系統(tǒng)、電子元器件、家用電器等。

主營產(chǎn)品：

變壓器、高壓開關(guān)、IGBT、LED顯示系統(tǒng)、功率器件、光器件和光模塊、微波和射頻器件、液晶顯示屏

中車時(shí)代

株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司（下稱中車時(shí)代電氣）是中國中車旗下股份制企業(yè)，其前身及母公司——中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司創(chuàng)立于1959年。中車時(shí)代電氣秉承“雙高雙效”高速牽引管理模式，堅(jiān)持“同心多元化”發(fā)展戰(zhàn)略，圍繞技術(shù)與市場，形成了“基礎(chǔ)器件+裝置與系統(tǒng)+整機(jī)與工程”的完整產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)涉及高鐵、機(jī)車、城軌、軌道工程機(jī)械、通信信號(hào)、大功率半導(dǎo)體、傳感器、海工裝備、新能源汽車、環(huán)保、通用變頻器等多個(gè)領(lǐng)域，業(yè)務(wù)遍及全球20多個(gè)國家和地區(qū)。

主營產(chǎn)品：

大功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（IGBT、雙極器件、功率組件）、新能源乘用車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

配套客戶：

長安汽車、一汽集團(tuán)、江鈴集團(tuán)

翠展微電子

浙江翠展微電子有限公司是車規(guī)級(jí)IGBT模塊設(shè)計(jì)生產(chǎn)供應(yīng)商，成立于2018年,公司總部及生產(chǎn)基地位于浙江省嘉興市，同時(shí)在上海、蘇州、合肥、天津、重慶、深圳設(shè)立子（分）公司。公司是國內(nèi)為數(shù)不多的汽車電控IGBT模塊量產(chǎn)供應(yīng)商，位于嘉善的IGBT模塊產(chǎn)線已經(jīng)通過IATF 16949質(zhì)量認(rèn)證體系認(rèn)證，公司產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)良率處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，并已經(jīng)批量給多個(gè)汽車客戶供應(yīng)自主IGBT模塊。

主營產(chǎn)品：

汽車主電控IGBT模塊、定制一體化IGBT模塊、SIC模塊，工業(yè)IGBT模塊，PIR芯片、TO247單管，汽車底層軟件服務(wù)、電機(jī)控制方案、軟件開發(fā)工具鏈等。

配套客戶：

公司的客戶有上汽集團(tuán)，比亞迪，江淮汽車，吉利汽車，長城汽車，奇瑞汽車，滴滴，蔚來汽車，小鵬汽車，威馬汽車，北汽新能源，上海電氣，昌輝汽車，鴻創(chuàng)新能源，華人運(yùn)通，株洲中車時(shí)代，德歐科技、日虹科技、深川變頻、廊坊科森等業(yè)內(nèi)知名企業(yè)。

賽米控

賽米控是全球領(lǐng)先的功率模塊和系統(tǒng)制造商之一,產(chǎn)品主要涉及中等功率輸出范圍(約2 kW至10 MW)。我們的產(chǎn)品是現(xiàn)代節(jié)能型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的核心器件

主營產(chǎn)品：

IGBT模塊、SiC（全碳化硅功率模塊、混合碳化硅功率模塊）、分立元件（芯片、二極管、晶閘管）、MOSFET模塊、晶閘管/二極管模塊、橋式整流器模塊、IPM、IGBT驅(qū)動(dòng)、熱界面材料等

配套客戶：

LG

安森美

安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor)是應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商。公司的產(chǎn)品系列包括電源和信號(hào)管理、邏輯、分立及定制器件，幫助客戶解決他們?cè)谄?、通信、?jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、工業(yè)、LED照明、醫(yī)療、軍事/航空及電源應(yīng)用的獨(dú)特設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，既快速又符合高性價(jià)比。

主營產(chǎn)品：

1.汽車功能電氣化-全新IGBT及碳化硅(SiC)模塊方案

2.汽車功能電氣化- SiC MOSFET及門極驅(qū)動(dòng)器方案

3.汽車功能電氣化-智能功率模塊(IPM)方案

4.汽車功能電氣化-中壓功率MOSFET分立器件和模塊

5.先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)及自動(dòng)駕駛方案-圖像傳感器

6.智能駕駛艙方案-圖像傳感器

配套客戶：

通用、福特等各大主機(jī)廠

羅姆半導(dǎo)體

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司ROHM(羅姆)成立于1958年，是全球知名的半導(dǎo)體廠商。

主營產(chǎn)品：

存儲(chǔ)器、放大器/比較器、電源管理、時(shí)鐘/計(jì)時(shí)器、開關(guān)/多路轉(zhuǎn)換器/邏輯、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、傳感器/MEMS、顯示用驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)/執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器、接口、通信LSI(LAPIS)、音頻/視頻、MOSFET、雙極晶體管、二極管、功率晶體管、功率二極管SiC（碳化硅）功率元器件、IGBT、智能功率模塊、電阻器、導(dǎo)電性高分子電容器、鉭電容器、貼片LED、LED顯示器、激光二極管、光學(xué)傳感器、無線通信模塊熱敏打印頭、薄膜壓電MEMS、晶圓(LAPIS)、WL-CSP(LAPIS)

配套客戶：

國內(nèi)主機(jī)廠、日系、德系等車企

宏微科技

江蘇宏微科技股份有限公司是由一批長期在國內(nèi)外從事電力電子產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)，具有多種專項(xiàng)技術(shù)的科技人員組建的國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)。是國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程基地，國家IGBT和FRED標(biāo)準(zhǔn)起草單位；江蘇省新型高頻電力半導(dǎo)體器件工程技術(shù)研究中心等。

主營產(chǎn)品：

快恢復(fù)二極管芯片、分立器件（IGBT分立器件、MOSFET分立器件、FRED分立器件）、功率模塊（IGBT模塊、快恢復(fù)二極管模塊、整流二極管模塊、晶閘管模塊、整流橋模塊），電源模組（新能源大巴空調(diào)控制器、車載DCDC、預(yù)充單元PTC控制器、車載逆變器、風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊）等

配套客戶：

匯川、英威騰、藍(lán)海華騰、科陸電子、合康變頻等變頻器廠家；

佳士、凱爾達(dá)、奧太、時(shí)代、滬工等電焊廠家；

海爾、美的、長虹、創(chuàng)維等家用電器廠家；

陽光、兆伏、山億等新能源廠家；

臺(tái)達(dá)、新譽(yù)、康丘樂等軌道交通電動(dòng)汽車控制器廠家；

科華、志成冠軍、易思特等UPS廠家

意法半導(dǎo)體

意法半導(dǎo)體（中國）投資有限公司1987年，兩家歷史悠久的半導(dǎo)體公司-意大利SGS Microelettronica和法國湯姆遜半導(dǎo)體公司（Thomson Semiconducteurs）-合并成立了今天的意法半導(dǎo)體公司，1994年起成為上市公司。意法半導(dǎo)體擁有豐富的芯片制造工藝，包括先進(jìn)的FD-SOI（全耗盡絕緣體上硅）、CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）、混合信號(hào)、模擬和電源制造工藝，是國際半導(dǎo)體開發(fā)聯(lián)盟（ISDA）開發(fā)下一代CMOS技術(shù)的合作企業(yè)之一。

主營產(chǎn)品：

半導(dǎo)體解決方案、集成電路、毫米波雷達(dá)、網(wǎng)關(guān)芯片、IGBT

配套客戶：

特斯拉

中科君芯

江蘇中科君芯科技有限公司是一家專注于IGBT、FRD等新型電力電子芯片研發(fā)的中外合資高科技企業(yè)。公司成立于2011年底，依托中國科學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)和研發(fā)平臺(tái)，結(jié)合海內(nèi)外的技術(shù)精英以及專業(yè)的市場管理團(tuán)隊(duì)共同組建而成。

主營產(chǎn)品：

IGBT芯片、IGBT單管、IGBT模塊、FRD單管、FRD芯片、FRD模塊

配套客戶：

上海華虹宏力

華微電子

吉林華微電子股份有限公司是集功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測試及產(chǎn)品營銷為一體的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，公司經(jīng)科技部、中科院等國家機(jī)構(gòu)認(rèn)證。目前公司已形成IGBT、MOSFET、SCR、SBD、IPM、FRD、BJT等為營銷主線的系列產(chǎn)品，產(chǎn)品種類基本覆蓋功率半導(dǎo)體器件全部范圍，廣泛應(yīng)用于汽車電子、電力電子、光伏逆變、工業(yè)控制與LED照明等領(lǐng)域，并不斷在新能源汽車、光伏、變頻等戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域快速拓展。

主營產(chǎn)品：

功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測試（IGBT、MOSFET、SCR、SBD、IPM、FRD、BJT等）

配套客戶：

歐普照明、松下電器、長城、LG

東芝

東芝電子元件（上海）有限公司提供各種車載半導(dǎo)體器件，有提高駕駛安全性的車載圖像識(shí)別處理器，有針對(duì)新能源汽車的變頻器控制方案，相關(guān)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和功率器件，以及車載信息娛樂解決方案等。

主營產(chǎn)品：

新能源車用光耦隔離器件TLX系列、ADAS用最新圖像識(shí)別芯片Visconti4、新能源車用IGBT芯片、冷卻水泵控制芯片、無刷EPS電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片與MOSFET、新能源車?yán)鋮s水閥驅(qū)動(dòng)芯片等

配套客戶：

日系主機(jī)廠、自主品牌主機(jī)廠、合資品牌主機(jī)廠

2023年2月IGBT專家會(huì)議紀(jì)要問答環(huán)節(jié)：

Q：怎么看國產(chǎn)替代

是一個(gè)必然趨勢，現(xiàn)在中美關(guān)系下大家都會(huì)做國產(chǎn)備份，這幾年在我們產(chǎn)品還是有優(yōu)勢的情況下，我們還是給國內(nèi)OEM帶來先進(jìn)的方向，未來即使他們選擇國產(chǎn)的，也是一個(gè)正向引導(dǎo)。國內(nèi)有幾個(gè)IGBT廠商做的還是不錯(cuò)的，我比較推崇的是中車，他產(chǎn)品是不錯(cuò)的，但產(chǎn)能還不太足，而且做了很多國內(nèi)的合資可能會(huì)成為拖累。斯達(dá)和士蘭微的口號(hào)很響，但性能的穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性上，還是有一定差距的，我們也做過對(duì)比，中車的東西確實(shí)讓我們看到了追趕的腳步，其他廠商還是差一些的。

Q：汽車這種可靠性為主的領(lǐng)域，產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)會(huì)是什么幅度？

今年IGBT和碳化硅產(chǎn)品線上，我們看不到太多降價(jià)的方向。去年看EA德國展上，我們公司和很多外資公司都參加了，給我們的感受是非常清晰的，海外車廠是非常想快速進(jìn)入新能源賽道的，速度會(huì)比我們想象要快。我們之前全世界大部分新能源車產(chǎn)能是在中國的，但國外賽道現(xiàn)在也啟動(dòng)了，由主機(jī)廠牽頭的IGBT和碳化硅的需求量級(jí)是非常大的，一個(gè)進(jìn)來，一年的需求就頂?shù)蒙蠂鴥?nèi)兩三個(gè)車廠的需求。國內(nèi)車廠有降價(jià)的需求，也打著國產(chǎn)的旗號(hào)進(jìn)行價(jià)格磋商，但我們?cè)趪饪梢院茌p易銷售出去，我們?cè)趪鴥?nèi)IGBT是保持比較一致的方式，只要你和我前長期合同，我們都是按量來匘配價(jià)格的，國外想快速進(jìn)入，短期的采購行為已經(jīng)影響到國內(nèi)的價(jià)格。我們之前考慮過全球可能新能源增速在放緩，中國去年11-12月比較明顯，現(xiàn)在也感受到國內(nèi)增速確實(shí)有可能減緩的，但也不敢確定，現(xiàn)在國內(nèi)是說850萬新能源車產(chǎn)銷，去年是650萬輛，增長20%多，我們看海外增速+國內(nèi)增速，以及我們的產(chǎn)能看，降價(jià)的可能性不大，還是會(huì)和國產(chǎn)的保持一定價(jià)差。但也不會(huì)漲價(jià)。

Q：現(xiàn)在IGBT有沒有緊缺？

目前我認(rèn)為IGBT是比較穩(wěn)定的，1月份產(chǎn)能都是出乎大家意料的，很多廠商是大幅縮減。

Q：車規(guī)級(jí)MOS缺貨的類型是哪些？價(jià)格如何？

MOS缺貨是持續(xù)了一年半以上時(shí)間了，它集中在40V及以上的全品類的MOS管，40/60/100/150V幾乎是全品類缺貨。很多A00級(jí)車是用的MOS，雖然很多是采用了國產(chǎn)的MOS管，但穩(wěn)定性還是有很大問題的，所以對(duì)海外廠商的MOS基本上是供不應(yīng)求，大范圍缺。

Q：超潔在車的供應(yīng)情況

也是生產(chǎn)多少就銷售多少，很多都是全球在搶，我們很多產(chǎn)能都是按國際買方訂單生產(chǎn)的。

Q：安世半導(dǎo)體的MOS在四季度是漲價(jià)的，現(xiàn)在趨勢如何？

我們也在漲價(jià)，每個(gè)季度都會(huì)有增長。

Q：混動(dòng)車型的IGBT模塊用量是要比純電的多，是用在什么地方？

混動(dòng)和純電的IGBT用量是一樣的，增程比如理想、嵐圖和馬上推出的問界，還有比亞迪的車型，增程這一塊是大家非?？春玫?，增程的產(chǎn)品定義是純電的，不是混動(dòng)，只是增加了一個(gè)發(fā)電機(jī)，國內(nèi)是用汽油發(fā)電機(jī)，這種增程式國家也不認(rèn)可為新能源車。這一塊多在要有一個(gè)發(fā)電機(jī)，相當(dāng)于增程式是2套電機(jī)的控制單元，而傳統(tǒng)的純電是單電機(jī)的。還有一些方式，比如前輪和后輪可以單獨(dú)有，這種電車也是用了2套。再看理想的增程式，也是四驅(qū)，相當(dāng)于有3個(gè)電機(jī)。

Q：你們?cè)谔蓟鑳A斜了很多資源，怎么看碳化硅和JBGT的布局？會(huì)不會(huì)IGBT盡量就退出部分市場，注重開發(fā)碳化硅？

碳化硅一定是未來，是行業(yè)一致認(rèn)可的。IGBT我們和國內(nèi)半導(dǎo)體公司性能差距是在縮減的，除非我們碳化硅產(chǎn)品一直無法退出，不得不繼續(xù)采用IGBT，只有這種情況下才會(huì)繼續(xù)研發(fā)下一代。我們看IGBT的研發(fā)已經(jīng)第七代了，不必繼續(xù)研發(fā)下一代了。和中國廠商刺刀見紅的可能性國際廠商是很少去做的。國際碳化硅主流玩家這兩年投資都是非常大的，和國內(nèi)國產(chǎn)碳化硅廠商比，數(shù)字占比是要超過國內(nèi)的，是國際廠商的押寶，都在賭未來三五年，碳化硅可以帶來足夠的利潤。

Q：國際廠商對(duì)未來的預(yù)測，碳化硅增速是非常大的，是基于什么原因？

要從碳化硅的特性，IGBT是傳統(tǒng)的MOS管加上三極管的放大，控制頻率是比較低效的，損耗比較大。碳化硅可以理解為高速M(fèi)OS管，損耗是非常小的。大家都是做逆變，誰的頻率高，損耗小，體積有優(yōu)勢。全球汽車方向也是輕量化和小型化，這樣方向走下來還用傳統(tǒng)IGBT是達(dá)不到的，碳化硅是必然趨勢了。再加上碳化硅的襯底生產(chǎn)上我們有非常多前期積累，我們可以很快進(jìn)入生產(chǎn)。

Q：你們手上是確實(shí)拿到了很多訂單嗎？是哪些客戶？

現(xiàn)在訂單主要是海外的，碳化硅國內(nèi)也有，主要集中在OBC上，這一塊用碳化硅可以實(shí)現(xiàn)雙向，既可以給車供電，也可以反向?qū)ν廨敵?，主要一個(gè)OBC使用在國內(nèi)是非?；鸬模瑤?dòng)了單管碳化硅的使用。去年我們主要碳化硅收入是來自這一塊的。今年開始，我們看到模組類的碳化硅大規(guī)模使用，就是海外廠商，已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)節(jié)奏了。今年很多車型會(huì)逐步宣稱使用了碳化硅，但比例不會(huì)一下子達(dá)到非常高，國內(nèi)真正推出碳化硅車型的寥寥無幾，下半年就會(huì)看到很多。

Q：是哪些品牌會(huì)推出碳化硅？

國內(nèi)就是比亞迪漢和蔚來，小鵬G9很多還是沒有正式量產(chǎn)。今年開始我們拿到的車廠信息，吉利，長安，廣汽，北汽等很多都會(huì)推出碳化硅車型。Q3可能就會(huì)有一些車型面世。初期大家更多是觀望態(tài)度，國內(nèi)需求不會(huì)太大，而且它想要的話也拿不到太多產(chǎn)能。國外去年有發(fā)布一些車型，今年是在走量了。

Q：怎么看超潔在OBC里的占比和競爭？

我不認(rèn)為超潔的MOS會(huì)和大功率碳化硅形成直接競爭，MOS和碳化硅速度都是非常快的，IBGT不占優(yōu)勢。大多數(shù)車廠選擇都是240-320千瓦功率段使用碳化硅，畢竟太貴了，IGBT便宜很多，200千瓦以下，比如120-180，大家更多會(huì)使用IGBT，在70-120之間可能還會(huì)選擇單管IGBT。超潔可能在100千瓦以內(nèi)的小功率范圍。他們變壓等級(jí)也不一樣，IGBT可以探到1200V，也是碳化硅的補(bǔ)充。除非碳化硅價(jià)格降下來，才可能在20萬元以下車型使用，也是價(jià)格的原因會(huì)導(dǎo)致一段時(shí)間的共存。

Q：現(xiàn)在大家都說充電樁的充電模塊有壁壘，這個(gè)東西和IGBT有關(guān)嗎？

充電樁大致是屬于工業(yè)領(lǐng)域，雖然是給車充電的，但國內(nèi)充電樁機(jī)會(huì)都是采用的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。

Q：800V高壓平臺(tái)車型使用碳化硅，是不是充電樁也需要用碳化硅？

我認(rèn)為是的，因?yàn)槟蛪阂嵘蟻恚阋敵?00V的，IGBT可能不合適，碳化硅損耗會(huì)比較小。

Q：800V會(huì)不會(huì)存在很多充電樁用不了？

是的，現(xiàn)在只有一些快充站才可以充高壓，普通的就充不了。碳化硅在1200V高壓有優(yōu)勢，最大的制約一個(gè)是價(jià)格貴，第二是配套設(shè)斲還是需要社會(huì)有支撐。后面效應(yīng)車型才會(huì)有比較快增長。800V車型也可以用普通充電樁，車載OBC就可以充，就是充的慢而已，享受不到快充。

Q：高壓充電樁會(huì)對(duì)地方電網(wǎng)有影響嗎？

所以必須要國網(wǎng)來在電網(wǎng)布局里規(guī)劃，你要是申請(qǐng)不到電力支持是做不了快充站的。比如這一批住宅區(qū)供電功率不大，快充對(duì)電力消化是非常大的，小區(qū)周邊就不合適。所以快充不會(huì)建在小區(qū)周邊?，F(xiàn)在電網(wǎng)是不足以支撐密集的快充網(wǎng)點(diǎn)的。

Q：光儲(chǔ)充一體化的站和改造變壓器的成本怎么比？

不了解。

Q：碳化硅的需求是翻倍的，因?yàn)槌塑嚨男枨?，充電樁也需?/p>

快充一定是在碳化硅基礎(chǔ)上，或者1200V的IGBT但效率太低了。如果工作時(shí)間長，使用IGBT產(chǎn)品，消耗掉的能量會(huì)比較大。

Q：中車的IBGT比斯達(dá)要好，是車規(guī)級(jí)嗎？

是汽車級(jí)IGBT模塊，我沒有測過他們的碳化硅。汽車級(jí)明顯是中車好于斯達(dá)，是行業(yè)一致的。

編輯：黃飛

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