IGBT-國產替代崛起

來源： 深圳市宏德偉創(chuàng)科技有限公司 人氣：337 發(fā)表時間：2021/10/09 09:55:46 【 小 中 大】


IGBT作為一種功率半導體，IGBT應用非常廣泛，小到家電、大到飛機、艦船、交通、電網等戰(zhàn)略性產業(yè)。IGBT已經全面取代了傳統(tǒng)的Power MOSFET，可以說是電力電子行業(yè)里的“CPU”。
隨著工業(yè)控制及電源行業(yè)市場回暖，IGBT在領域的市場規(guī)模逐步擴大。IGBT是變頻器、逆變焊機等傳統(tǒng)工業(yè)控制及電源行業(yè)的核心元器件，且已在此領域中得到廣泛應用。同時IGBT在新能源汽車領域中發(fā)揮著至關重要的作用，中國新能源汽車產量増速高于全球水平，并且未來新能源汽車的市場規(guī)模在繼續(xù)擴張。
可以說我國擁有著最大的功率半導體市場，國內廠商在IGBT等高端器件在技術上與國際大公司相比還有著一些差距。從市場上看，雖然英飛凌、 三菱和富士電機等國際廠商目前占有絕對的市場優(yōu)勢，但國內IGBT也在國產進程中呈顯出強勢崛起的姿態(tài)。

斯達半導IGBT模塊

斯達半導作為國內IGBT行業(yè)的領軍企業(yè)，其自主研發(fā)設計的IGBT芯片和快恢復二極管芯片是核心競爭力之一。其中斯達半導自主研發(fā)的第二代芯片FS-Trench已實現量產，成功打破了國外企業(yè)常年對IGBT芯片的壟斷。


（3300V IGBT模塊，斯達）
目前斯達半島的產品矩陣覆蓋600V-3300V級別。主要優(yōu)勢在于超低的傳導損耗和短路強度。
可以說全系列都是為高功率轉換器等應用而設計。在設計上采用了低VCE（sat），溝槽式IGBT技術，低VCE（sat）的同時具備正溫度系數，短路強度僅為10μs。同時外殼采用了低電感設計，并用低熱阻氮化鋁襯底。AlSiC基板設計讓旗下IGBT產品具有高功率循環(huán)能力。
使用SiC設計的確會讓IGBT具有更高的效率、更高的頻率、更高的工作溫度。但是它的高價格，低魯棒性以及還有一些其他問題在現階段實際上還未全部解決。但毫無疑問的是在IGBT隨著新能源汽車的需求升級，SiC會在IGBT有著廣闊的應用場景。
比亞迪半導體IGBT模塊
比亞迪半導體09年的車規(guī)級IGBT 1.0技術，實現了我國在車用IGBT芯片技術上零的突破。其后一直到IGBT 4.0技術，比亞迪IGBT產品在電流輸出、綜合損耗及溫度循環(huán)壽命等許多關鍵指標上超越了國際主流企業(yè)產品。比亞迪目前可提供包含裸芯片、單管、功率模塊等不同形式的IGBT產品，產品覆蓋750V、1200V電壓平臺，廣泛應用于工控領域、變頻家電領域、新能源汽車領域等。比亞迪功率半導體產業(yè)在IGBT及SiC芯片上看重模塊性能表現，高效率、高集成、高可靠性是旗下IGBT產品的突破方向。


（BYD）
IGBT4.0芯片通過精細化平面柵設計，電機的扭矩與輸出功率會非常高，在無需高功率輸出的工況中能夠大大降低能耗，綜合損耗較市場主流產品降低了約20%。同時采用新一代自主研發(fā)的高密度溝槽柵技術，在可靠性及產品性能上同樣有很大突破。

中車時代電氣 IGBT模塊

株洲中車時代電氣是國內唯一自主掌握了高鐵動力IGBT芯片及模塊技術的企業(yè)，在1200V-6500V高壓模塊上優(yōu)勢明顯。中車時代半導體擁有國內首條、全球第二條8英寸IGBT芯片線。


（中車時代電氣）
TIM750ASM65-PSA是中車時代的6500V級的IGBT模塊，在高壓工況下，該模塊的VCE(SAT)仍不超過2.8V。同時，RthJC IGBT不超過0.095 K/W?；宀牧贤瑯舆x擇了AlSiC。4500V級的TIM1200ASM45-PSA同樣擁有極低的RthJC，僅為0.008 K/W，壓降不超過2.3V。
從IGBT研發(fā)到生產全面能力來看，中車時代電氣的產品系列很齊全。車規(guī)級IGBT的量產裝車能力也很強。隨著IGBT模塊功率密度要求的不斷提升和成本的不斷下降，中車時代已經開始從從封裝，散熱等角度開始著手，在平面封裝方式上推出新產品和技術。

小結


國內還有許多實力強勁的IGBT廠商，如士蘭微在300-600V穿通型IGBT工藝上就首屈一指，中科君芯則全面掌握650V-6500V全電壓段IGBT芯片技術，寧波達新采用自主IGBT芯片也推出了涵蓋600V～1700V的系列化模塊。國內IGBT在芯片設計、晶圓制造、模塊封裝等整個產業(yè)鏈基本都已有布局，每個環(huán)節(jié)均有不少實力強勁的企業(yè)。整體來看，中國IGBT產業(yè)鏈正逐步具備國產替代能力。


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