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众所周知,汽车芯片产能提升难、市场供不应求,再加上芯片制造复杂并且科技含量高,对制造设备、工艺技术等等都有极为苛刻的要求,从去年起在全球范围内掀起了一股“芯片荒”。“芯片荒”不仅影响到了手机、PC等行业,就连汽车行业也面临同样的困境。
对新能源汽车而言,提到芯片就不得不说一个至关重要的部件--IGBT。今天,小编就和大家聊聊有关IGBT的那些事儿,以及国内翘楚比亚迪在IGBT上取得的重大突破!
一、什么是IGBT
IGBT是英文“InsulatedGateBipolarTransistor”的缩写,指的是“绝缘栅双极型晶体管”。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,是解决能源短缺和降低碳排放的关键技术,在大家熟悉的电动汽车上就有广泛运用。
IGBT是一种大功率电子电力器件,主要用于变频器逆变和其他逆变电路,将直流电压逆变成频率可调的交流电,是电子电力装置的“CPU”。在电动车身上,IGBT主要控制驱动系统直/交流电转换,它可以直接决定整车的性能表现。
大家都知道电动车的充电方式不外乎有两种,交流充电和直流充电,其本质都是外界电量充入动力电池包。不同之处在于,交流充电需要通过车载充电器来实现交转直,从而输入给电池包。直流充电不需要车载充电器介入,交转直是通过直流充电柜自身转化实现的。
也就是说,实际上电池包里储存的是直流电,但是电机使用的却是交流电,这个时候就需要一个重要的媒介--“逆变器”。逆变器可以将电池放出的直流电转化成电机所需的交流电,IGBT就是逆变器的重要组成部分,是能源变换与传输的核心器件,是核心当中的核心。
二、IGBT行业现状
近年来,新能源汽车市场总体保持增长势头。可以看到,在全面电动化和燃油车”禁售“的大趋势下,新能源汽车特别是纯电动汽车迎来了难得的历史机遇。然而相比电池产业,IGBT的发展相对滞后,无论是产能还是技术都处于落后的局面,长期依赖外采。在很的时间里,全球IGBT市场始终掌握在英飞凌、三菱、富士等国际巨头手中,核心技术大多被这些企业掌控,IGBT俨然成为了制约我国新能源汽车发展的最大瓶颈之一。
多年来国内大力发展新能源汽车,以比亚迪为代表的自主汽车开始在IGBT领域频频发力,专利数量和核心技术攻克方面取得了重大突破,在国内车用IGBT领域获得了话语权,初步形成了涉及材料、散热、制程工艺、电路保护、电控系统等在内的专利布局体系。
此外,IGBT市场格局也因此发生了显著变化。
以年为例,国内新能源汽车IGBT模块市场中,英飞凌依然是龙头老大,比亚迪微电子占据18%的市场份额,是国内IGBT市场份额第二大企业。值得欣喜的是,比亚迪已经成长为目前国内第一家实现车规级IGBT大规模量产、也是唯一一家拥有IGBT完整产业链的车企,让中国的新能源汽车产业有了追赶国际一流水平的实力和底气。
三、比亚迪的重大突破
年12月,比亚迪正式发布全新车规级“IGBT4.0”技术。
相比当前市场主流产品,比亚迪IGBT4.0技术在芯片损耗、模块温度循环能力、电流输出能力等关键指标上均是处于领先地位。在电动车电流输出能力上,比亚迪IGBT4.0高出市场主流产品15%,其综合损耗在同等工况下则降低约20%,温度循环寿命更是提升10倍以上。搭载比亚迪IGBT4.0后,整车百公里电耗能够降低0.6kWh,能耗和用车成本大大降低。
其实早在年,比亚迪IGBT芯片就通过了中国电器工业协会电子电力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。经过多年技术积累,比亚迪IGBT芯片不断迭代,从1.0迈入到4.0时代,已经成为国内唯一拥有IGBT全产业链的车企。在工艺指标上,比亚迪IGBT4.0有长足进步,例如针对大规模应用V车轨级IGBT芯片的晶圆,厚度减已薄到μm(仅两根头发丝直径)......
有数据显示,年比亚迪为国内电动乘用车市场供应IGBT模块19.4万套,市占率达到18%,从一定程度上改写了国内IGBT市场长期被国际巨头把持局面。尤其是在自主掌握核心技术方面,比亚迪的异军突起为国内同行做出了表率。
比亚迪IGBT4.0打破了国际巨头的行业垄断,在多项关键指标上已经超过了同级主流产品。随着高性能碳化硅MOSFET控制模块的推出,未来比亚迪在SiC领域还有更多的可能性,比亚迪电动车的性能还会迈上更高的台阶!