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国产IGBT芯片崛起,用于新能源上IGBT正直线超车

工采网电子元件 2022-07-15 17:47 发文

  新能源是大势所趋,IGBT国产化也必须势在必行,IGBT是事关国家经济发展的基础性产品长期以来,我国在IGBT领域上常常面临卡脖现象,却又不得不面对依赖进口的尴尬局面,市场主要被英飞凌、三菱、富士电机为首的国际巨头垄断;

  自2005年开始,大量海外IGBT人才纷纷归国投入国产IGBT芯片和模块产业的发展中。

  十多年前,IGBT芯片基本是欧洲和日本的天下,IGBT的技术,被极少数经济发达国家所垄断。

  我国机车车辆使用的IGBT模块都要从德国、日本进口,特别是在高等级的IGBT器件上;高铁用的IGBT被日本三菱重工垄断,电动车的IGBT被德国英飞凌垄断。

  而如今国内各类企业开始加紧,对IGBT芯片进行自主研发。其中比较有名的就是深圳比亚迪,株洲中车时代电气,杭州士兰微等等。

  国内的IGBT在芯片设计、晶圆制造、模块封装等整个产业链基本都已有布局。整体来看,中国IGBT产业链正逐步具备国产替代能力。

  中国生产的IGBT芯片,不仅可以满足自己的需求,还可以达到出口国外的标准,也已达到世界一流水平。国内每一项核心技术突破,拉动的都是整个体系的升级。而一个个体系的升级,最终使得中国制造走向全球。

  IGBT 市场状况:

  IGBT主要分为三个部分:一是,国内IGBT厂商按照业务模式分为四大类; 二是,不同电压等级之IGBT模块的应用,国际和国内之供应商介绍; 三是,国内主要IGBT公司介绍。

  一,国内IGBT厂商分类

  按照业务模式分为四大类:

  -IDM,即设计+制造,主要有:中车时代电子,华微,士兰微;

  -Fabless,仅设计,主要有:中科君芯,西安芯派,紫光微,达新,科达,比亚迪;

  -Foundry, 仅代工,主要:中心国际,华虹宏力,上海先进(积塔), 方正微,华润上华,芯恩;

  -Module,外购芯片,自己做模块设计与制造,主要有:嘉兴斯达,扬杰科技,南京音茂,中航微,爱派克,中车西安永电,江苏宏微,台达等。

  二,国外IGBT厂商:

  全球前五大IGBT厂商:英飞凌,三菱,安森美,意法,东芝,他们都是IDM模式。

  三,不同电压等级IGBT应用及供应商:

  在不同的电压等级,国内的供应商均可以实现对外部厂商的替换,避免因不确定因素造成的“卡脖子”现象。

  IGBT分类:

  根据工作电压的高低,IGBT 模块一般被划分为三类。

  低压600V以下:低压IGBT模块一般用于消费电子、汽车零部件领域。

  中压600V-1200V:中压IGBT模块一般用于新能源汽车、工业控制、家用电器等领域。

  高压1700V-6500v:高压IGBT模块一般用于轨道交通、新能源发电、智能电网等领域。

  IGBT兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,在综合性能方面占有明显优势,非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域

  在全球“碳中和、碳达峰”的大趋势下,新能源汽车、光伏新能源发电以及储能等节能产品市场,将进一步推动IGBT市场的蓬勃发展。

  IGBT作为复合功率半导体器件,已经成为电力电子领域开关器件的主流发展方向,在新能源汽车、轨道交通、光伏、航空航天等多个领域有着广泛的应用。

  对新能源车来说,电机驱动部分最核心的元件IGBT,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。

  不仅电机驱动要用IGBT,新能源的发电机和空调部分一般也需要IGBT。不仅是新能源车,直流充电桩和机车(高铁)的核心也是IGBT管,直流充电桩30%的原材料成本就是IGBT。电力机车一般需要 500 个IGBT 模块,动车组需要超过100个IGBT模块,一节地铁需要50-80个IGBT模块。

  光伏逆变器是太阳能光伏系统的“心脏”,而IGBT模块是光伏逆变器的核心组件,占逆变器成本的10%~15%,光伏装机量的提升成为光伏IGBT模块需求量增加的重要推力。

  现有IGBT模块非常适用于光伏逆变器和UPS等市场,采用低导通损耗和低开关损耗的沟槽场终止IGBT和快恢复二极管芯片,方形的RBSOA及较低的开关损耗,可带来系统的效率提升。

  台湾茂矽电子作为国内专业进行IGBT晶圆的代工代工及生产厂,于1989年成立,一九九五年完成股本大众化之目标,股票正式于台湾证券交易所挂牌上市。以晶圆代工、太阳能电池及无线射频辨识系统为主要营运项目。

  茂硅产品分析:

  A. IGBT晶圆代工部分因朋程等车用半导体客户进而已陆续推广至车用客户,在车用的知名度会陆续上升,在未来由新能源电动车高速成长的10年内也有很大机会持续增加非IDM的客户群,在非中国的市场也会有产品占有度。

  因中国在电动车成长幅度高于世界各国,前面有IDM的BYD与中车时代,晶圆代工部分有SMIC与华虹,要如何在其国家扶持的产业中找到合适的客户是重点, 在品质与既有车用客户的情形下是很有可能与中国的代工厂抗衡。

  B. IGBT 产品方面,据所了解已有车用客户验证中,在车用的市场若验证成功会增加其他车厂的信心,在未来电动车的时代应会有很多新锐公司开始研发与制造(如鸿海/ 小鹏汽车…等),放眼未来应先在目前增加车用客户的验证成功机会,之后陆续接触其他品牌并导入,此部分应是后续的重点。

  台湾茂矽电子IGBT晶圆产品7月正式在ISweek工采网上架,其推出的三款FS工艺6寸1200V IGBT晶圆片都具备1200V壕沟和现场停止技术、低开关损耗、正温度系数、简单的平行特性。

  台湾茂矽IGBT产品已经逐步进入汽车电子、电池管理以及光伏逆变等领域,并受到客户的青睐,拥有一整套完整的解决方案,欢迎致电咨询:19168597394(微信同号)专业技术支持、可申请提供免费样品测试!


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