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國產IGBT芯片崛起,用于新能源上IGBT正直線超車

2022-07-15
來源:工采網電子元件
關鍵詞: IGBT 芯片 新能源

新能源是大勢所趨,IGBT國產化也必須勢在必行,IGBT是事關國家經濟發展的基礎性產品長期以來,我國在IGBT領域上常常面臨卡脖現象,卻又不得不面對依賴進口的尷尬局面,市場主要被英飛凌、三菱、富士電機為首的國際巨頭壟斷。

  

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    自2005年開始,大量海外IGBT人才紛紛歸國投入國產IGBT芯片和模塊產業的發展中。

  十多年前,IGBT芯片基本是歐洲和日本的天下,IGBT的技術,被極少數經濟發達國家所壟斷。

  我國機車車輛使用的IGBT模塊都要從德國、日本進口,特別是在高等級的IGBT器件上;高鐵用的IGBT被日本三菱重工壟斷,電動車的IGBT被德國英飛凌壟斷。

  而如今國內各類企業開始加緊,對IGBT芯片進行自主研發。其中比較有名的就是深圳比亞迪,株洲中車時代電氣,杭州士蘭微等等。

  國內的IGBT在芯片設計、晶圓制造、模塊封裝等整個產業鏈基本都已有布局。整體來看,中國IGBT產業鏈正逐步具備國產替代能力。

  中國生產的IGBT芯片,不僅可以滿足自己的需求,還可以達到出口國外的標準,也已達到世界一流水平。國內每一項核心技術突破,拉動的都是整個體系的升級。而一個個體系的升級,最終使得中國制造走向全球。

  IGBT 市場狀況:

  IGBT主要分為三個部分:一是,國內IGBT廠商按照業務模式分為四大類; 二是,不同電壓等級之IGBT模塊的應用,國際和國內之供應商介紹; 三是,國內主要IGBT公司介紹。

  一,國內IGBT廠商分類

  按照業務模式分為四大類:

  -IDM,即設計+制造,主要有:中車時代電子,華微,士蘭微;

  -Fabless,僅設計,主要有:中科君芯,西安芯派,紫光微,達新,科達,比亞迪;

  -Foundry, 僅代工,主要:中心國際,華虹宏力,上海先進(積塔), 方正微,華潤上華,芯恩;

  -Module,外購芯片,自己做模塊設計與制造,主要有:嘉興斯達,揚杰科技,南京音茂,中航微,愛派克,中車西安永電,江蘇宏微,臺達等。

  二,國外IGBT廠商:

  全球前五大IGBT廠商:英飛凌,三菱,安森美,意法,東芝,他們都是IDM模式。

  三,不同電壓等級IGBT應用及供應商:

  在不同的電壓等級,國內的供應商均可以實現對外部廠商的替換,避免因不確定因素造成的“卡脖子”現象。

  IGBT分類:

  根據工作電壓的高低,IGBT 模塊一般被劃分為三類。

  低壓600V以下:低壓IGBT模塊一般用于消費電子、汽車零部件領域。

  中壓600V-1200V:中壓IGBT模塊一般用于新能源汽車、工業控制、家用電器等領域。

  高壓1700V-6500v:高壓IGBT模塊一般用于軌道交通、新能源發電、智能電網等領域。

  IGBT兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點,在綜合性能方面占有明顯優勢,非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域

  在全球“碳中和、碳達峰”的大趨勢下,新能源汽車、光伏新能源發電以及儲能等節能產品市場,將進一步推動IGBT市場的蓬勃發展。

  IGBT作為復合功率半導體器件,已經成為電力電子領域開關器件的主流發展方向,在新能源汽車、軌道交通、光伏、航空航天等多個領域有著廣泛的應用。

  對新能源車來說,電機驅動部分最核心的元件IGBT,IGBT約占電機驅動系統成本的一半,而電機驅動系統占整車成本的15-20%,也就是說IGBT占整車成本的7-10%,是除電池之外成本第二高的元件,也決定了整車的能源效率。

  不僅電機驅動要用IGBT,新能源的發電機和空調部分一般也需要IGBT。不僅是新能源車,直流充電樁和機車(高鐵)的核心也是IGBT管,直流充電樁30%的原材料成本就是IGBT。電力機車一般需要 500 個IGBT 模塊,動車組需要超過100個IGBT模塊,一節地鐵需要50-80個IGBT模塊。

  光伏逆變器是太陽能光伏系統的“心臟”,而IGBT模塊是光伏逆變器的核心組件,占逆變器成本的10%~15%,光伏裝機量的提升成為光伏IGBT模塊需求量增加的重要推力。

  現有IGBT模塊非常適用于光伏逆變器和UPS等市場,采用低導通損耗和低開關損耗的溝槽場終止IGBT和快恢復二極管芯片,方形的RBSOA及較低的開關損耗,可帶來系統的效率提升。

  臺灣茂矽電子作為國內專業進行IGBT晶圓的代工代工及生產廠,于1989年成立,一九九五年完成股本大眾化之目標,股票正式于臺灣證券交易所掛牌上市。以晶圓代工、太陽能電池及無線射頻辨識系統為主要營運項目。

  茂硅產品分析:

  A. IGBT晶圓代工部分因朋程等車用半導體客戶進而已陸續推廣至車用客戶,在車用的知名度會陸續上升,在未來由新能源電動車高速成長的10年內也有很大機會持續增加非IDM的客戶群,在非中國的市場也會有產品占有度。

  因中國在電動車成長幅度高于世界各國,前面有IDM的BYD與中車時代,晶圓代工部分有SMIC與華虹,要如何在其國家扶持的產業中找到合適的客戶是重點, 在品質與既有車用客戶的情形下是很有可能與中國的代工廠抗衡。

  B. IGBT 產品方面,據所了解已有車用客戶驗證中,在車用的市場若驗證成功會增加其他車廠的信心,在未來電動車的時代應會有很多新銳公司開始研發與制造(如鴻海/ 小鵬汽車…等),放眼未來應先在目前增加車用客戶的驗證成功機會,之后陸續接觸其他品牌并導入,此部分應是后續的重點。

  臺灣茂矽電子IGBT晶圓產品7月正式在ISweek工采網上架,其推出的三款FS工藝6寸1200V IGBT晶圓片都具備1200V壕溝和現場停止技術、低開關損耗、正溫度系數、簡單的平行特性。

  臺灣茂矽IGBT產品已經逐步進入汽車電子、電池管理以及光伏逆變等領域,并受到客戶的青睞,擁有一整套完整的解決方案,歡迎致電咨詢:19168597394(微信同號)專業技術支持、可申請提供免費樣品測試!




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