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自主生产IGBT是实现新能源汽车产业链完整的第一步

时间:2020-07-29来源:中国传动网

导语:​作为电动车电机控制芯片的IGBT,位于产业链上游,核心技术关系产业命脉,无可否认,完善新能源产业链的第一步便是自主拥有IGBT技术。

自主生产IGBT是实现新能源汽车产业链完整的第一步

新能源汽车区别于燃油车的三大核心器件——电机、电控和电池。关于电机,好比人体的心脏,为汽车提供动力来源,心脏所需要的新鲜血液有动力电池来提供,电池便充当了电动车的血液角色。谁来控制全场元器件,充当大脑角色呢?这便是电控系统了。电机控制器是控制电动汽车驱动电机的设备,是新能源汽车动力系统的控制中心。电机控制器也是新能源汽车重要的信号和能量传递元件,一方面可以接收来自整车控制器和相关部件(油门、档位等)的信息,另一方面可以将信息处理,再依据处理结果为驱动电机提供精准的电能。

其结构主要由冷却模块、功率半导体模块、控制模块、驱动模块、薄膜电容组成,其中控制模块包含控制芯片和电源电路板。其中国内IGBT半导体模块发展尚处于初期阶段,国产率低,而其余4个模块已实现国产化生产。

我国拥有全球最大的新能源汽车市场,若不能拥有完整的新能源汽车产业链,未来势必会再一次遭遇卡脖子,只能眼看着庞大的消费市场流向外田。新能源产业链的布局主要在电池、电机、电控三大块,国内动力电池得到长足发展,竞争能力较强,而在电机、电控板块发展晚,国产率低。作为电动车电机控制芯片的IGBT,位于产业链上游,核心技术关系产业命脉,无可否认,完善新能源产业链的第一步便是自主拥有IGBT技术。

IGBT是电动车核心零部件之一

IGBT芯片占据电动汽车电机控制器40%-50%的成本,而电控成本占整车成本的10%,即IGBT芯片约占乘车成本的7%-10%。可以说,在电动汽车成本构成中,IGBT是仅次于电池的第二大材料。

IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换,同时还承担电压的高低转换的功能,IGBT决定了车辆的扭矩和最大输出功率等。外界充电的时候是交流电,需要通过IGBT转变成直流电然后给电池,同时要把220V电压转换成适当的电压以上才能给电池组充电。电池放电的时候,通过IGBT把直流电转变成交流电机所需的交流电,同时起到对交流电机的变频控制,当然变压是必不可少的。

IGBT是用绝缘栅双极型晶体芯片与续流二极管芯片通过特殊的工艺封装成的模块化半导体芯片,由于制造工艺非常复杂,在众多的新能源汽车品牌中,只有少数几个大品牌具备制造这种芯片的能力。

在过去很长的一段时间里,国内车用IGBT领域的主导权一直被外资企业掌握,尤其是高端高功率汽车半导体主要被英飞凌、三菱、仙童、东芝等国际企业垄断。98%以上的IGBT芯片来自进口,采购成本相比国外高2-3倍,导致我国电机控制器的成本比国外高1.2-1.8倍。

国内车用IGBT技术比过国际水平落后20

目前,我国车用IGBT技术才刚刚起步,芯片和模块在国内尚未完全形成产业布局,高端市场占有率仍与外资品牌存在较大差异。

总体来看,IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”。目前,国际先进国家IGBT产品已经发展到7.5代,同时IGBT的下一代Sic技术也已经在日本全面普及。

但是,我国车用IGBT模块由于起步较晚,加上核心技术、原材料等受制于国外,导致目前我国车用IGBT技术还停留在第三代水平,与国际技术相差20年以上。

谁来扭转乾坤?

受益于我国对新基建、新能源等行业发展的大力支持,以及对国产半导体自主可控的目标要求,中国半导体企业开始迎来国产替代窗口期。而作为国内自主可控的车用IGBT领导厂商,比亚迪半导体是国内为数不多的汽车芯片专业供应商之一,其利用自身在半导体领域的研发积累和新能源汽车的规模化应用,打破了国际厂商对IGBT市场的垄断。

公开数据显示,2019年国内车用IGBT市场中,英飞凌出货量为63万套,市场占有率达58%。而比亚迪出货19万套,市场占有率为18%,排名第二。比亚迪自2005年便开始组建IGBT研发团队,2009年推出首款车规级IGBT1.0技术,2012IGBT2.0研发成功,2018年其推出的IGBT4.0产品在电流输出、综合损耗及温度循环寿命等许多关键指标上超越了英飞凌等主流企业的产品,产能达5万片,并实现对外供应。

比亚迪完成国产车用IGBT从无到有的突破,为国内新能源产业链的完善填补了非常重要的一部分,在汽车电动化、智能化、车联网的漫漫长路中,避免受制于人。比亚迪深耕的车用半导体领域,更是被视为各路资本争相抢夺的下一个蓝海

 


标签: IGBT汽车制造

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