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国内厂商深耕IGBT 新能源汽车有望装上“中国芯”

2018-12-14 12:28 来源: 中国经济网

人民网北京12月14日电 (栗翘楚)IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,“绝缘栅双极型晶体管”)是一种大功率的电力电子器件,是能源转换与传输的核心器件。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。

小到闪光灯、微波炉,大到风力发电、动车高铁,IGBT的应用范围十分广泛。作为新能源汽车最核心的技术之一,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”,长期以来成为制约新能源汽车的大规模商业化的一道“瓶颈”。

而与此相关的现状是,在国内市场,中高端IGBT产能严重不足,长期依赖国际巨头,导致“一芯难求”。而随着以比亚迪为代表的本土新能源汽车厂商在IGBT领域实现技术的突破,中国的新能源汽车配套产业格局正在悄然生变。

国外巨头垄断下的IGBT

随着能源危机、气候变化和环境污染的加剧,世界各主要国家都推出新能源汽车的发展计划,电动化将成为汽车历史最大的变革。中国是最早大规模推广新能源汽车的国家,凭借先发优势,市场规模、产业配套等,中国诞生了一批极具竞争力的新能源汽车民族品牌。

日前由工信部发布的《2018年11月汽车工业经济运行情况》显示,1-11月,汽车产销分别完成2532.5万辆和2542万辆,同比分别下降2.6%和1.7%。而与此形成鲜明对比的是,新能源汽车的销量则迅猛增长,1-11月,新能源汽车产销分别完成105.4万辆和103万辆,同比分别增长63.6%和68%。其中,纯电动汽车产销分别完成80.7万辆和79.1万辆,同比分别增长50.3%和55.7%;插电式混合动力汽车产销分别为24.7万辆和23.9万辆,同比分别增长130.3%和127.6%。

但在市场的另一面,中国IGBT市场90%的份额掌握在英飞凌、三菱等海外巨头手中。由于外资巨头掌握着IGBT的核心技术和定价权,这在一定程度上,成为中国新能源汽车产业实现规模化发展的一大障碍。

因此,实现本土厂商IGBT技术上的突破,一定程度上破除国外企业 垄断局面,对中国新能源汽车发展意义重大,但这绝非易事。

本土企业寻求突围

与工业级IGBT相比,IGBT在电动汽车领域的应用则面临更多的挑战。一方面,汽车的大众消费属性,对IGBT的寿命要求比较高(设计寿命在20年以上),需要满足使用寿命内数十万次甚至百万次的功率循环要求。另一方面,汽车面临着更为复杂的适用工况,需频繁启停、爬坡涉水、经历不同路况和环境温度等,高温、高湿、高振动对IGBT是极为严苛的考验,对装配体积和散热效率的要求都非常严格。

尽管困难重重,但从2003年开始,就在外界还不看好电动车的前景、甚至对IGBT还不太了解的情况下,以比亚迪为代表的本土新能源汽车企业已事先预见它将会是影响电动车发展的关键技术,先后在研发团队组建、产线建设等各方面投入重金,默默布局。

以比亚迪为例,2009年9月,比亚迪IGBT芯片成功通过中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定,标志着中国在IGBT芯片技术上实现零的突破,打破了国际巨头的技术垄断。

关键技术的突破并不是一日之功,而是靠长远布局和多年的经验积累。目前,比亚迪研发出全新的车规级产品IGBT4.0,其芯片损耗、模块温度循环能力、电流输出能力等关键指标上,比亚迪IGBT4.0产品达到全球领先水平。

国内厂商共同逐力IGBT

“在这项技术上,我们终于不再受制于人”比亚迪第六事业部兼太阳能事业部总经理陈刚表示,如今我们也能自主生产自己的“中国芯”,打破国外长期的垄断。

除新能源汽车外,比亚迪IGBT模块还广泛应用于包括工业设备、家电、太阳能逆变等行业在内的各类电力电子设备中,主要客户包括博世力士乐、松下、OTC(日本)、美的、时代焊机等。

但国内这一市场远未饱和。2017年,工业和信息化部、国家发展改革委、科技部联合发布《汽车产业中长期发展规划》中指出,2020年单年,新能源汽车年产销达到200万辆,到2025年单年,新能源汽车占汽车产销(3500万量)20%以上,即700万辆以上。在这样的背景下,主要依赖进口的中国,车规级IGBT的缺货情况或将较全球市场更甚。

面对机遇,以比亚迪为代表的国内IGBT供货商,仍在技术日趋成熟的基础商继续深耕。据比亚迪相关负责人介绍,下一步,公司还将布局第三代半导体材料SiC(碳化硅),有望于2019年将推出搭载SiC电控的电动车,预计2023年采用SiC基半导体全面替代硅基半导体(如硅基IGBT),引领下一代电动车芯片变革。未来,还将会在成为(车规级)功率半导体领域持续发力,为“中国芯”腾飞添砖加瓦。

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