各國強推新能源汽車,IGBT供不應求

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各国强推新能源汽车,IGBT供不应求

近幾年來,各國都在大力推行新能源汽車的發展,而電動汽車的投入是最大的。截止到目前,已經有不少國家推出了禁止燃油車銷售時間表,其中最為激進的是挪威和荷蘭,他們要求2025年起禁止燃油車銷售;接下來是德國和印度,其中德國是2030年禁止銷售傳統內燃機汽車,而印度宣稱到2030年只賣電動汽車;法國計劃2040年開始全面停止出售燃油車;此外,中國和英國也十分可能會加入禁售行列。

可以說,各個大國都在強力推行新能源汽車的發展,目前業界也一致認為,電動化、智能化、網聯化和共享化是未來汽車的發展趨勢,而電動化平臺是這些技術的基礎。IGBT作為新能源汽車動力、電源系統中的核心器件,需求量瞬間變大。筆者在2018年新能源與智能網聯汽車創新發展論壇上聽到不少從事新能源汽車產業的工程師抱怨IGBT廠商供貨嚴重不足,難以滿足他們的需求。

由於IGBT的重要性和需求量的增加,使得不少廠商都紛紛湧入。就連三菱電機這個主要關注高鐵等電動機車領域內IGBT的廠商也看上了電動汽車IGBT這個“香餑餑”。

而且他們已經推出了針對汽車市場的通用型IGBT模塊解決方案:J系列和J1A系列。據其大中國區三菱電機半導體應用技術中心功率器件應用技術第一課高級經理何洪濤先生介紹,J系列TPM模塊採用了三菱電機獨有的壓注模式模塊封裝技術,是一種二合一IGBT模塊,具有很高的可靠性,適合汽車嚴酷的運行對IGBT高強度的壽命密切相關的要求,有650V/300A和600A兩款產品。J1系列EV PM採用了緊湊型Pin-fin結構模塊封裝,是一種六合一IGBT模塊,具有很高的功率密度,有650V/1200V、300A~1000A等數款產品,可覆蓋30kW~150kW的電機峰值功率要求,這也是三菱電機在中國市場力推的一個系列。

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圖1:大中國區三菱電機半導體市場中心功率器件應用市場課副經理吳佳希(左)和大中國區三菱電機半導體應用技術中心功率器件應用技術第一課高級經理何洪濤(右)。

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圖2:J系列T-PM產品特點。

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圖3:J1A系列EV-PM產品特性。

何洪濤對《電子工程專輯》表示,隨著未來電動汽車內部功率單元的集成度越來越高,IGBT電流密度將成為制約整車一體化結構設計的關鍵,而J1A系列EV-PM的6in1模塊封裝,可通過改進模塊內部構造和綁定線技術,以及底板冷卻結構,達到減少熱阻和封裝尺寸的目的,從而提高功率密度,滿足電動汽車的一體化設計需求。

他同時還強調了三菱電機汽車級IGBT模塊的四大技術特點:

一是高可靠性,故障率是10fit。

二是直接端子綁定技術(Direct Lead Bond,DLB)。其車載級的IGBT模塊使用DLB代替傳統的鋁綁定技術,增大了硅片接觸面積,熱力分佈更均勻,降低了硅片的峰值溫度,降低熱應力。由於沒有傳統IGBT端子的兩個綁定點和焊接點,降低了脫落的可能性,提高了壽命期。

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圖4:三菱電機汽車級IGBT的直接端子綁定技術。

三是安全性。IGBT保護主要是對電流和溫度的保護。與傳統的間接保護方式不同,三菱電機採取了在硅片上集成溫度傳感器和發射極電流檢測,實現了快速、安全的過溫和短路檢測。

四是高功率密度。三菱電機採用了比競爭對手更加緊湊的封裝,是的功率密度更高。未來三菱電機還會繼續開發一些新的技術,利用同樣的封裝,改材料,增加IGBT的散熱性能,提高電流能力。此外,還可以借鑑現在新的材料,比如碳化硅,進一步提高電流密度。

談到最近英飛凌與上汽成立合作公司共同開發汽車用IGBT的事情時,何洪濤認為這個是不可避免的,三菱電機總部也不排斥這種合作方式,不過也不急於現在就去做。因為他覺得目前國內電動汽車的產量還不足以達到汽車製造商需要自己建造IGBT產線的規模。

他同時還透露,為了滿足中國和歐美電動汽車市場的增長需求,三菱電機也已經在計劃擴產了,而且已經提上日程了。

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圖5:三菱電機汽車級IGBT產品路線圖。

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上海陸芯電子科技有限公司(陸芯科技)於2017年5月在上海張江高科技園區正式註冊成立。陸芯科技聚焦於功率半導體的設計和應用,產品涵蓋了全電壓段的IGBT,MOSFET,Diodes, Power IC以及寬禁帶(SiC,GaN)功率器件,並提供整體的電源管理解決方案。

公司擁有國內領先的專業設計團隊、成熟的技術以及全方位的解決方案,矢志成為中國功率半導體頂級設計企業。詳細資訊請參考陸芯科技官網www.lu-semi.com.

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