开云体育网页版入口|半岛游戏|【汽车产业研究】一文读懂电动汽车动力系统的“心脏”
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近期已有车企表示能生产多少辆车✿✿ღ✿✿,取决于IGBT的供应量✿✿ღ✿✿,而且交付周期已长达50周以上✿✿ღ✿✿。那么IGBT究竟为何这么重要✿✿ღ✿✿,其产业现状究竟如何✿✿ღ✿✿,本文带您一探究竟✿✿ღ✿✿。
IGBT是能源转换与传输的核心器件✿✿ღ✿✿,被称为电力电子装置的“CPU”✿✿ღ✿✿。IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用✿✿ღ✿✿,是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件✿✿ღ✿✿。
IGBT模块占电动汽车成本将近10%半岛游戏✿✿ღ✿✿,占充电桩成本约20%✿✿ღ✿✿,更占据了电机控制器成本的37%✿✿ღ✿✿,是汽车动力系统的“心脏”✿✿ღ✿✿。
预计未来五年我国新能源汽车和充电桩市场将带动200亿元IGBT模块的国内市场需求✿✿ღ✿✿,汽车半导体功率器件有望迎来黄金发展期✿✿ღ✿✿。
IGBT产业链分为四部分✿✿ღ✿✿,包括芯片设计✿✿ღ✿✿、芯片制造✿✿ღ✿✿、模块设计及制造封测✿✿ღ✿✿,其中芯片设计和模块设计以及工艺设计都有较高的技术壁垒✿✿ღ✿✿,需要专业化的研发团队和长期的技术积累✿✿ღ✿✿。IGBT产业链公司运作模式可分为Fabless(无工厂芯片供应商)✿✿ღ✿✿、Foundry(代工厂)✿✿ღ✿✿、IDM(集成器件制造)三类✿✿ღ✿✿。
Fabless模式主要负责设计芯片电路以及最终的销售✿✿ღ✿✿,将具体生产环节外包✿✿ღ✿✿,在中国市场主要厂商有斯达半导✿✿ღ✿✿、东微半导体✿✿ღ✿✿、中科君芯✿✿ღ✿✿、无锡新洁能等✿✿ღ✿✿。
Foundry模式主要负责主制造✿✿ღ✿✿、封装或测试的其中环节✿✿ღ✿✿。制造部分有华虹半导体✿✿ღ✿✿、中芯国际✿✿ღ✿✿、华润微电子✿✿ღ✿✿、上海先进✿✿ღ✿✿,其中华虹半导体已经为IGBT代工✿✿ღ✿✿。
封装部分有赛晶电力电子✿✿ღ✿✿、中车永电✿✿ღ✿✿、威海新佳✿✿ღ✿✿、美林电子✿✿ღ✿✿,其中赛晶电力电子是国内IGBT封装较为成熟的公司✿✿ღ✿✿,其也是外资ABB在国内最大的大功率半导体器件分销商✿✿ღ✿✿。
IDM模式集芯片设计✿✿ღ✿✿、制造开云体育网页版入口✿✿ღ✿✿、封测多个环节于一身✿✿ღ✿✿。全球龙头企业多为此模式✿✿ღ✿✿,比如英飞凌✿✿ღ✿✿、三菱等✿✿ღ✿✿。国内IDM模式代表企业包括比亚迪✿✿ღ✿✿、中车时代电气✿✿ღ✿✿、斯达半导体及士兰微等✿✿ღ✿✿,前三家公司主要从事IGBT器件的IDM生产半岛游戏✿✿ღ✿✿。
新能源汽车IGBT产业链主要分为上游元器件✿✿ღ✿✿,中游电控和下游整车厂环节✿✿ღ✿✿。其中电控作为新能源整车中重要环节✿✿ღ✿✿,根据控制器指令控制驱动电机的转速和转矩✿✿ღ✿✿,从而控制汽车的运动✿✿ღ✿✿,相当于传统汽车的发动机✿✿ღ✿✿,占到整车成本的15-20%✿✿ღ✿✿,是除了电池之外成本第二高的器件半岛游戏✿✿ღ✿✿。为保证电控系统长时间稳定运行开云体育网页版入口✿✿ღ✿✿,上游IGBT模块是核心关键开云体育网页版入口✿✿ღ✿✿。
新能源汽车对IGBT寿命要求高且新能源汽车工况复杂半岛游戏✿✿ღ✿✿,对散热性✿✿ღ✿✿、可靠性等也有较高要求✿✿ღ✿✿。IGBT模块供应商为进入市场✿✿ღ✿✿,须通过下游电控厂及整车厂长达1-2年左右的验证周期✿✿ღ✿✿,确保安全性可靠性等必备要素之后才能批量投产✿✿ღ✿✿。
英飞凌作为全球IGBT龙头开云体育网页版入口✿✿ღ✿✿,在IGBT分立器件✿✿ღ✿✿、模块和IPM领域领先地位突出✿✿ღ✿✿,加上富士电机✿✿ღ✿✿、安森美✿✿ღ✿✿、东芝✿✿ღ✿✿、三菱✿✿ღ✿✿、瑞士ABB等国外厂商✿✿ღ✿✿,共同形成了高集中度的市场结构✿✿ღ✿✿。
在最大的IGBT模块市场中开云体育网页版入口✿✿ღ✿✿,英飞凌装机量市占率达到近40%✿✿ღ✿✿,在IGBT分立器件与IPM市场中占比同样超过30%✿✿ღ✿✿。国内厂商仅有比亚迪微电子✿✿ღ✿✿、斯达半导及中车时代电气三家企业入围市场份额TOP10✿✿ღ✿✿,国产化率总体仍然较低✿✿ღ✿✿。
尽管我国拥有最大的功率半导体市场✿✿ღ✿✿,但是目前国内功率半导体产品的研发与国际大公司相比还存在很大差距开云体育网页版入口✿✿ღ✿✿,特别是IGBT等高端器件差距更加明显✿✿ღ✿✿。
中国IGBT产业的发展须改变目前技术处于劣势的局面✿✿ღ✿✿,特别是要在产业链上游层面取得突破✿✿ღ✿✿,改变目前IGBT芯片设计制造✿✿ღ✿✿、模块封装半岛游戏✿✿ღ✿✿、失效分析✿✿ღ✿✿、测试等核心技术仍掌握在外企手中✿✿ღ✿✿,国内企业普遍封装强而芯片弱的现状✿✿ღ✿✿。
在新能源汽车领域✿✿ღ✿✿,随着市场对于整车性能要求的迅速提高✿✿ღ✿✿,车规级IGBT呈现出高电压✿✿ღ✿✿、高效率✿✿ღ✿✿、高功率密度和高可靠性的“四高”特性✿✿ღ✿✿。
未来✿✿ღ✿✿,IGBT行业会在精细化技术✿✿ღ✿✿、超结技术✿✿ღ✿✿、高结温终端技术✿✿ღ✿✿、先进封装技术✿✿ღ✿✿、功能集成技术等方向进一步探索✿✿ღ✿✿,实现尺寸厚度✿✿ღ✿✿、功率密度✿✿ღ✿✿、驱动效率✿✿ღ✿✿、结温✿✿ღ✿✿、可靠性等方面的优化✿✿ღ✿✿,不断降低生产成本✿✿ღ✿✿。
中国《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》提出新能源汽车发展愿景✿✿ღ✿✿,计划到2025年✿✿ღ✿✿,国内新能源汽车渗透率达到20%✿✿ღ✿✿。
基于国家相关政策中提出核心元器件国产化的要求✿✿ღ✿✿,随着供应链自主安全意识的加强✿✿ღ✿✿,IGBT作为半导体器件突出代表成为重点发展对象✿✿ღ✿✿,有望迎来高速发展✿✿ღ✿✿,国产替代也将成为未来IGBT行业发展的主旋律之一✿✿ღ✿✿。
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