近日,國內某知名的新能源車企舉行它們的新車發布會,會上它們將自主研發IGBT技術列入核心競爭力。為何IGBT如此重要,讓企業將其列為核心競爭力,目前IGBT國產化面臨的難題有哪些?本文將通過IGBT器件的特點和應用闡述其重要性。
(IGBT器件在汽車上的應用)
IGBT對我們的重要性
IGBT模塊具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點,隨著節能環保等理念的推進,IGBT產品在市場上越來越多見,行業地位也越來越高。
IGBT是將強電流、高壓應用和快速終端設備用垂直功率MOSFET的自然進化,最新一代功率MOSFET 器件大幅度改進了RDS(on)特性,但是在高電平時,功率導通損耗仍然要比IGBT 技術高出很多,IGBT硅片的結構與功率MOSFET 的結構十分相似。
IGBT是能源變換與傳輸的核心器件,俗稱電力電子裝置的“CPU”,作為國家戰略性新興產業,在軌道交通、智能電網、航空航天、新能源汽車等領域應用極廣。
我國的IGBT產業有兩大特點
一、IGBT的需求空間大
隨著新技術、新材料及新工藝的出現,CAD設計、離子注入、多層金屬化、納米級光刻等先進工藝技術應用到功IGBT器件中,IGBT設計技術將不斷得到推動和提升。
未來,IGBT器件的應用將非常廣泛,涉及生活的方方面面,這也是中國看好的原因。據相關數據統計,2017年中國IGBT市場規模為123.65億元,約占全球一半的市場,中國的IGBT器件市場需求增長空間巨大。
二、IGBT應用支撐了工控、新能源等核心領域
IGBT能得到國家的重視,這得益于它在工控和新能源等領域的作用。IGBT在國內的主要應用領域是在工業、電器和新能源等。工業方面有用于電焊機、工業加熱和電鍍電源;電器方面包括電磁爐、商用電磁爐、變頻空調和變頻冰箱;新能源方面主要是風力發電和電動汽車。
IGBT的作用在新能源汽車上體現得淋漓盡致。對新能源車而言,電池、BSM、電機效率等產業鏈完善,提升空間有限,最能提升產品競爭力的就是電機驅動,而電機驅動最關鍵的技術就是IGBT芯片。同時,中國作為全球最大的新能源汽車產銷國,自然得發展這個核心技術,提升大國話語權。
當前的IGBT市場主要被歐、美、日等國壟斷,國內的IGBT元器件幾乎依賴進口,這給整個行業帶來了諸多不確定性。近年來,電子元器件的國產化是一種趨勢,IGBT這樣的核心器件自然是國家大力發展的重點之一。
IGBT器件的國產化之路
雖然國內對IGBT的需求一直高漲,但是IGBT的核心技術和產業為大多數歐美IDM半導體廠商(德州儀器、英飛凌、ST、ADI、NXP等)所掌控,中國直到2014年才成功研制出8寸IGBT專業芯片。
IGBT國產化之面臨的一大痛點是IGBT的工藝生產難題,由于我國的IGBT制造還處于起步階段,目前以“代工”為主。
由于這些企業沒有獨立的生產線,在大功率IGBT器件芯片生產上,在減薄工藝和背面工藝上,因為生產成本高、制造難,代工廠一直很難保證良率。隨著IGBT國產化進程的加速,IGBT廠商未來或有自己的生產線。
隨著人們對環保、效率等方面的新需求,未來IGBT器件朝著高功率、集成化、智能化等趨勢發展。