随着汽车技术由传统汽车向新能源汽车方向发展,功率半导体的用量增长数倍,电机控制系统是新能源汽车产业链的重要环节,电控系统的技术水平直接影响整车的性能和成本。其中,电控系统应用的核心部件——IGBT 拥有高输入阻抗、高速开关和导通损耗低等特点,在高压系统中担负着极其重要角色。IGBT 模块作为核心高压控制开关组件,其成本占据电机控制器成本的约 40%;IGBT 器件占据新能源汽车整车成本的 10%左右,占充电桩成本约 20%。
在新能源汽车上,IGBT 主要应用于电池管理系统、 电机控制系统、电动空调控制系统、充电系统,PTC 等,主要具有以下功能:在主逆变器中,IGBT 将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电;在车载充电机(OBC)中, IGBT 参与 220V 交流电转换为直流并为高压电池充电;除此之外,IGBT 也广泛应用在 DC/DC 转换器、PTC、电动空调压缩机等系统中。除了纯电动车型外,插电混动车上,与低压系统相独立的高压系统需要用到 IGBT,部分搭载了 48V 混动系统的燃油车也需要用到少量 IGBT,如 BSG 中的控制模块。
对于电动汽车,电压等级、功率等级、极限工况、可靠性、使用寿命和成本等都对其使用的 IGBT 模块提出了很高的要求,同时也是很大的挑战。
IGBT 的封装技术是实现电机控制器高温运行、高可靠性、高功率密度的关键环节,涉及到芯片表面互连、贴片互连、导电端子引出互连等相关工艺。目前 IGBT 模块封装的研究主要集中在新型互连材料、互连方式等相关工艺参数优化等,主要是为了增强模块的散热能力、减小体积,同时提高可靠性。
市场竞争格局
佐思对中国电动汽车 IGBT 市场进行了统计分析:首先调研了所有在售 EV 和 PHEV 车型的 IGBT 供应商,然后结合这些车型的销量数据,最后得到电动汽车(EV+PHEV)IGBT 的市场份额。可以看到英飞凌处于绝对领先位置,占 49.2%;排在第二和第三位分别是比亚迪和斯达,份额分别为 20.0%和 16.6%。
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