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汽车IGBT研究:电动车IGBT市场份额和发展趋势综述

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-07-20  浏览次数:23
核心提示:近日,佐思发布《2020 年汽车IGBT产业研究报告》。IGBT 即绝缘栅双极型晶体管,是由 BJT 和 MOSFET 组成的复合全控型 - 电压驱动
 近日,佐思发布《2020 年汽车 IGBT 产业研究报告》。
 
IGBT 即绝缘栅双极型晶体管,是由 BJT 和 MOSFET 组成的复合全控型 - 电压驱动式 - 功率半导体器件,因此 IGBT 既有 MOSFET 驱动功率小、开关速度快的特点,又有 BJT 饱和压降低、载流密度大的优势。IGBT 是电力电子系统的核心器件,被称为电力电子行业的“CPU”。
 
IGBT 下游应用主要依据工作电压高低划分,电动车用 IGBT 电压位于 650~1200V 区间场景。家电、工业安装等领域的工作电压最低,为 650V;新能源汽车 IGBT 的电压相对居中,一般为 650V 和 1200V 级别;光伏、工业电机、高铁、动车、智能电网工作电压要求更高,在 1700V 以上。
 

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

全球 IGBT 模组市场则主要由英飞凌、三菱电机、富士电机、安森美和赛米控等厂商占据。中国的斯达半导(Starpower)处于全球第八位。

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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