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比亚迪量产 IGBT 助新能源大跨步发展

2018-12-11 02:48 来源: 爱卡汽车

[ 爱卡汽车 科技频道 原创 ]

新能源汽车成为未来发展的必然趋势已毋庸置疑,然而新能源汽车若想完全代替传统燃油车,目前仍需解决诸多问题。例如产品的续航能力、成本、电子元件的可靠性、稳定性、耐用程度等方面,仍存在硬伤。

比亚迪量产 IGBT 助新能源大跨步发展

目前制约新能源行业发展的有两大瓶颈,一是动力电池,另一个就是 IGBT。电池产业在当下发展较快,2017 年国内动力电池产量达 44.5GWh,基本可以满足国内市场的需求。而 IGBT 作为新能源车的 "CPU",国内发展严重滞后,并长期被国际巨头垄断,90% 的份额掌握在英飞凌、三菱等海外巨头手中。未来,随着新能源车的快速增长,IGBT 的市场供应将更加紧张。

什么是 IGBT?

那么什么是 IGBT?IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor ) 全称 " 绝缘栅双极型晶体管 ",是影响电动车性能的关键技术,是新能源车的 " 大脑 ",其成本约占整车成本的 5%。

比亚迪量产 IGBT 助新能源大跨步发展

生产中的 IGBT 晶圆

比亚迪量产 IGBT 助新能源大跨步发展

晶圆上的芯片集合在了 V-315 模块上,此模块将被安装在汽车上。同时,这款 V-315 模块是目前新能源汽车领域装车量最多的全桥 IGBT 模块。

比亚迪量产 IGBT 助新能源大跨步发展

IGBT 的好坏直接影响电动车功率的释放速度:直接控制直、交流电的转换,同时对交流电机进行变频控制,决定驱动系统的扭矩(直接影响汽车加速能力)、最大输出功率(直接影响汽车最高时速)等。所以,可以说 IGBT 与新能源车的关系就如同 CPU 与电脑,是新能源汽车最核心的技术。

我国 IGBT 为何发展如此缓慢?

IGBT 因技术难、投资大,与动力电池一样,被业内称为新能源汽车核心技术的 " 珠穆拉玛峰 ",长期以来制约了新能源汽车的大规模商业化。总结来说,IGBT 芯片的难点共有两个方面。

比亚迪量产 IGBT 助新能源大跨步发展

一是 IGBT 需要极其严格的工艺指标。IGBT 芯片仅有人的指甲大小,但却要在其上蚀刻十几万乃至几十万的微观结构电路,它虽然是一个开关器件,但涉及到的参数多达十几个,很多参数之间是相互矛盾,需要根据应用折衷考虑。并且晶圆制造工艺难度很大,最主要体现在薄片加工处理上。采用最新的 1200V FS 技术的 IGBT,需要将晶圆减薄到 120um(约两根头发丝直径)的厚度,再进行 10 余道工序加工。此外晶圆制造的厂房洁净度要求非常高,需要一级净化。一个零点几微米的微尘掉落在晶圆上,就会造成一颗 IGBT 芯片失效。

二是要想实现 IGBT 的量产并非朝夕之功。由于 IGBT 拥有极其高要求的制造工艺,所以需要长时间的大量论证和试验,并且这种核心技术无法从海外购得,只能通过长时间自主研发才可以实现。所以需要企业拥有长远眼光,尽早布局。

比亚迪何以实现 IGBT 的大规模量产?

比亚迪量产 IGBT 助新能源大跨步发展

比亚迪能成为国内首家车规级 IGBT 量产的企业,得益于它在此领域的较早布局。早在 2005 年,比亚迪便组建 IGBT 研发团队,正式进军 IGBT 领域。2008 年 10 月,比亚迪收购宁波中纬半导体晶圆厂,为将来的量产做好了准备。2009 年 9 月,比亚迪 IGBT 芯片通过了中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定,打破了国际巨头的技术垄断。目前,比亚迪是中国唯一一家拥有完整 IGBT 产业链的车企:包含 IGBT 芯片设计和制造,模组设计和制造,大功率器件测试应用平台,电源及电控等。

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