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乘着新能源的东风,国产IGBT由“民用”向“车用”不断渗透

发布日期:2022-01-07 浏览次数:1928 作者:网络
 
汽车电气时代的到来,让车载半导体的占比也发生了变化。在电动汽车应用中功率半导体用量占比由传统燃油车的21%提升至了55%,成为了车用半导体的主要增量。在新能源电机驱动系统中,IGBT的成本占据了整个系统的一半,而电机驱动系统又占据了将近两成的整车成本,也就意味着一辆电动汽车中IGBT的成本占据了整车成本的1/10。

图源:比亚迪

IGBT与传统功率器件相比,具有转换效率高、发热量低、故障率低以及耐压值高等电气特性。在汽车电气化的迅猛发展下,IGBT市场规模持续扩大,车用IGBT前所未有地驶入了发展的快车道。

纵观国际车用IGBT市场,车用IGBT的主要供应商主要以英飞凌、赛米控、三菱电机等国外头部厂商为主,虽然这些企业在市场中占有着绝对的优势,但是国内不少IGBT厂商正以追赶者的姿态加速前进,力图缩小国内外技术的差距。其中,比亚迪、斯达半导、中车时代等本土玩家成功跻身全球车用IGBT市场前十。

国产之光——比亚迪车用IGBT

 

比亚迪半导体主要以车规级半导体业务为主,是国内最早布局车规级芯片的厂商之一,IGBT是其最核心的产品,也是国内唯一拥有IGBT完整产业链的车企,在车用IGBT领域比亚迪的市占率仅次于英飞凌,排名第二。

早在2020年底,比亚迪就已经对外展示了综合损耗、电流密度、使用寿命均高于市面上主流产品的车规级IGBT 4.0。截至2020年底,比亚迪车规级IGBT累计装车量超过100万辆。

2021年12月28日,比亚迪半导体高级市场经理孙允帅对外宣称,比亚迪基于高电流密度Trench FS的IGBT 5.0技术已实现量产,并表示目前正在积极部署下一代IGBT技术。致力于通过掌握核心技术,实现降本增效的目的。

据官网显示,目前比亚迪的已实现量产IGBT裸芯片、IGBT单管以及IGBT功率模块等。其中,IGBT模块工作电压实现了750V至1200V的覆盖,额定工作电流在10A至950A之间,可满足汽车应用中大电压与大电流的应用需求。

虽然比亚迪的车用IGBT销量还没有做到全球第一,但是比亚迪的车用IGBT技术已经做到了全球领先的水平。

国产IGBT龙头——斯达半导

 

斯达半导采用IDM的生产模式,集研发与生产于一身。其中IGBT业务为主要支柱产业。据Omdia统计显示,2020年斯达半导市场规模排名全第六,领先博世、ABB、日立、丹佛斯等一众国际厂商,是国内唯一进入前十的企业,无疑是国内IGBT行业的龙头,在全球车用IGBT领域斯达半导排名第五。

在车用IGBT领域,斯达半导于2013年成功研发出车规级模块系列产品,2017年研发出车用48V BSG功率组件,2019年研发出车用双面焊接模块系列产品。在车用IGBT爆发的前夜提前做好了准备。在产品方面,目前斯达半导的车用IGBT模块已经实现了600V至1700V的覆盖。

随着电动汽车市场的快速扩张以及车载IGBT占比的不断提升,2021斯达半导在电动汽车领域营收达1.83亿元,同比增长162.92%。

截至目前,斯达半导的第六代车规级1200V IGBT芯片已在12英寸产线上实现量产,并且第七代电压等级为650V和750V的IGBT芯片也已经研发成功,预计在今年可以实现的大批量上市。

在产能至上的“缺芯”浪潮中,斯达半导似乎意识到了产能的重要性,并且有意向由fabless模式向IDM模式转型。去年6月,斯达半导与通过IATF 16949汽车质量管理体系认证的华虹签署了战略合作协议,并大规模量产了12英寸车规级IGBT产品。通过加强产业链上下游合作的方式,进一步保障车用芯片市场IGBT供应的稳定性。

中高压牵引逆变龙头——中车时代

 

中车时代是国内具有制备中大型车辆电机驱动IGBT能力的两大供应商之一,同时也是国内唯一能够生产轨道交通、直流特高压应用IGBT的厂商。

作为中国轨道交通行业牵引变流系统的主要供应商,在IGBT领域有着丰富的技术积累,如今新能源汽车赛道已将开启,中车时代依托在该领域的技术优势,积极布局新能源汽车产业。在国际市场中,中车时代车用IGBT排名第三。

目前中车时代的IGBT模块产品已经实现了750V至6500V全电压等级的覆盖,其中车用IGBT模块均采用自主研发的IGBT芯片。在全球车用芯片短缺,市场供应不稳定的大背景下,中车时代的部分车用IGBT产品已实现大批量供应,并成功导入新能源车企供应链。

去年5月,理想汽车表示,由于IGBT主要供应商英飞凌产能不足的原因,理想汽车已通过汇川科技间接导入中车时代的IGBT产品,以填补英飞凌产能不足部分。同时理想汽车还表示,在后续将会降低英飞凌IGBT的用量占比。

在产能方面,中车时代拥有一条8英寸IGBT生产线,一期年产能12万片IGBT芯片,同时可配套产出100万只IGBT模块。二期IGBT芯片年产能可达24万片。稳定的产能供应也吸引来了广汽、东风等国内车企的批量订单。

结语

 

在国际IGBT市场中,虽然国内有三家企业的市占率进入了前十,但从市场占有率来看,还是呈现了英飞凌一家独大的局面。如今新能源汽车产业的蓬勃发展,作为汽车核心器件用量最多的中国,有望借此机会让本土企业在新能源赛道上脱颖而出,进一步缩小国内外的差距,加速国产替代的进程。
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