2020年12月11日,由電車人產業平臺主辦,三斧科技、三電資本承辦的“2020(第七屆)電車人大會暨中國電動汽車產業鏈100強發布會”圓滿落幕。
大會圍繞“平臺化造車助力全產業鏈突破”主題,邀請頂級專家權威解讀中國新能源汽車市場、政策、技術、產業、資本趨勢,涉及整車、動力電池、電驅動系統、智能網聯、微小型電動汽車、商用車電動化、產業投融資等核心熱點話題。
300余位來自整車、核心零部件、銷售運營商、投資機構、政府協會、產業聯盟等電動汽車全產業鏈中高層人士參加了大會。
大會現場
本次大會特邀斯達半導體董事長沈華,以“IGBT技術和產業化競爭趨勢”為題進行了主題分享。
沈華認為,車規級功率半導體的發展趨勢主要為高壓化、高效化、高速化、集成化4個方面;SiC器件能否在電動汽車上大規模應用,取決于動力電池的成本下降幅度,如果SiC器件成本降幅比動力電池成本降幅更大,SiC器件應用率將有大幅提升。
/ 沈華斯達半導體董事長
01、新能源汽車行業IGBT技術要求
根據汽車電氣化的程度不同,內部包含的半導體的量也不同:
一輛48V微混車中半導體約占531美元,其中IGBT占90美元。
一輛全混動和插電混動車中半導體約占785美元,其中功率半導體占300美元;
一輛純電動汽車中半導體約占775美元,其中功率半導體占比350美元。
新能源汽車中不同零部件使用的功率半導體也有所不同:
主逆變器主要用IGBT和SiC器件;車載充電機(OBC)主要用CoolMOS、IGBT和SiC器件;DC-AC主要用CoolMOS和SiC器件;壓縮機主要用IGBT和SiC器件;PTC加熱器和水泵、油泵主要用IGBT。
總體上來說,新能源汽車功率半導體大部分用的是IGBT,只要很小一部分用的是SiC器件。
所以IGBT對于電動汽車來說非常重要,無論是成本還是性能。
新能源汽車電驅動系統技術方向對功率半導體提出了四個發展需求:母線電壓越來越高、開關效率越來越高、開關速度越來越快、抗沖擊性能越來越好。
目前主流的新能源車功率器件方案有兩種;
一種是標準化模塊,如2016版的BMW i3使用了HP2模塊,2016版的蔚來ES8使用了HP Drive模塊,奇瑞EQ、長城歐拉使用了P3模塊,本田VE-1使用了P4模塊……
另一種是多功能集成定制化模塊,如三菱歐藍德、豐田普銳斯等等。
按照散熱方式,可以分為雙面焊接單面冷卻模塊和雙面焊接雙面冷卻模塊。
02、車規級功率半導體產業化方向
IGBT從誕生到現在經歷過多次更新換代,目前市場主流的車用IGBT芯片按電壓等級分為以下3類:
650V,英飛凌的產品是HP1/HP2模塊,斯達半導體類似的產品是P3/P4模塊;
750V,英飛凌的產品是HP Drive模塊,斯達半導體類似的產品是P6模塊;
1200V,英飛凌的產品是EconoDual3,斯達半導體類似的產品是C6.1模塊。
IGBT芯片的發展趨勢主要有4個方面:
一是晶圓從6寸到8寸再到12寸,利用面積越來越高;二是芯片的面積越做越;三是性能越來越強;四是成本越來越低。
其中綜合性能提升方面,在芯片設計時要重點優化開通損耗和關斷損耗,提升動態性能(短路能力、EMI特性、溫度系數),這需要先進的工藝技術配合予以實現。
SiC器件在電動汽車上也起著很重要的作用,和IGBT相比,SiC器件最大的優點是損耗低,SiC器件更多的替代IGBT,可以提升電動汽車的續航里程,這和增加動力電池電量的作用類似。
SiC器件最大的缺點是價格貴,SiC器件比IGBT工作溫度更高,電壓更大,對于車用模塊的封裝技術要求也更高。
所以今后SiC器件能否在電動汽車上大規模應用,很大程度上取決于動力電池的成本下降幅度。
如果未來SiC器件成本降幅比動力電池成本降幅更大,那么SiC器件的應用率將會有大幅提升。
03、車規級功率半導體競爭格局與趨勢
從目前車用功率半導體供應商的競爭格局來看,分為3大類:
第一類是傳統的功率半導體公司,如英飛凌、三菱、西門康、富士等,他們希望他們的產品能大量的應用到車上;
第二類是汽車零部件集團,如博世、電裝、法雷奧等,他們有針對性的在做車用功率半導體產品。
第三類是國內的功率半導體廠商,如斯達半導體、比亞迪等,在國內有一定市場占比。
根據IHS公布的2019年IGBT模塊全球市場占比來看,英飛凌市場占比35%是目前絕對的龍頭,其次依次是三菱、富士、西門康、Vincotech,斯達半導體排名第7,市場占比為3.1%,是唯一一家進入前10的中國企業。
這個排名是整個IGBT市場的,IGBT不單單只用在電動汽車上,它也是光伏、風力發電、電源模塊的核心器件。
實際上,我們從開始做車規級功率半導體產品到現在,已經過去了12年,所以在國內我們的市場份額相對比較大,我們產品在國內的累計裝車量已經達到了70萬輛,其中2019年達到了16萬輛。
目前,包括歐拉黑貓白貓、奇瑞小螞蟻等車型,都在配套我們的IGBT模塊。
因為中國新能源汽車市場有很不錯的前景,所以斯達半導體希望在近幾年加大力度,更深度的進入電動汽車市場,希望通過電車人產業平臺,找到更多優質的合作伙伴,謝謝!
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