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特斯拉引爆IGBT市场商机 三大厂商旗舰产品逐个看

2020-02-21 12:34:45

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近日,特斯拉CEO埃隆·马斯克(Elon Musk)在某社交平台发布一张特斯拉“小行星撞地球”的图片,似乎表达了自己的心境。尽管最近特斯拉股价经历大起大落,但截至2月18日收盘,每股报收858.40美元,市值达到1579.38亿,成为仅次于丰田的全球市值第二高的汽车公司,将大众、通用、福特甩在身后。

成功将特斯拉带上股价高位有两大利好:第一、2019年,特斯拉全年交付量创新高至36.7万辆,同比增长50%,2020年将持续扩张;第二、尽管受到新型冠状病毒疫情的影响,2月10日,特斯拉中国工厂已经实现了全面复工,为了产能爬升招聘的600员工全部到位。

作为全球新能源车的风向标企业,特斯拉在中国生产的Model3标准版售价跌破30万元引发新能源车抢购潮。据笔者了解,特斯拉Model3是在电动车逆变器首次采用SiC MOSFET第一款车,2019年Models3全球出货量超过30万辆。此外,Model S的功率模块IGBT的供应商是英飞凌,Model S使用了84个IGBT为三相感应电机供电,每个开关并联14个IGBT。这些趋势将带动国内功率器件(生产MOSFET和IGBT)厂商的跟进。

IGBT市场空间大,国产替代潜力大

根据调研机构IHS的最新报告,2018年全球IGBT市场规模是62.4亿美金,同比增长18.7%(2017年全球市场规模为52.55亿美金),其中模块、智能模块、分立器件分别为32.5亿美金(占比52%)、16.8亿美金(占比27%)、13.1亿美金(占比21%)。

图表中显示,分立IGBT器件的前五强占据全球约70%的市场份额,分别是英飞凌(Infineon,德国)、安森美(On Semiconductor,美国)、富士(Mitsubishi,日本)、力特(Littelfuse,美国)和意法半导体(STMicroelectronics,意法)。


图片来自IHS

在这个外资公司占据绝对话语权的领域,2018年的IGBT前十强里面有两家中国公司入围全球前十,分别是在智能模块市场排名第十的吉林华微(Jinlin Sino-Micro)和在模块市场排名第八的嘉兴斯达(StarPower)。据证券日报的消息,2020年2月4日,嘉兴斯达(斯达半导体)在上海证券交易所主板成功上市,这是国内IGBT领域继士兰微、吉林华微之后的第三家上市公司,斯达半导体主营业务是以IGBT为主的功率半导体芯片和模块的设计研发和生产,并以IGBT模块形式对外实现销售。2018年在全球IGBT模块市场排名第八位,在全球占据2.2%的市场份额。

IGBT领域三大旗舰产品

IGBT是工业控制及自动化领域的核心元器件,具有高频率、高压电、大电流、易于开关等特性,随着新能源电力和新能源汽车市场的快速发展,IGBT目前在国际和国内市场保持高速增长态势。IGBT是新能源汽车、直流充电桩和高铁的核心器件,IGBT成本占据新能源整车成本的10%,占到充电桩的20%。

受益于全球电动汽车市场、充电桩对IGBT的巨大需求,IGBT的相关企业也迎来了发展的利好。我们整理最新三家发布的IGBT产品资料和大家分享。

英飞凌IGBT 7具备三大亮点

英飞凌公司发布了基于IGBT 7的1200V/900A EconoDUAL?3模块,将IGBT 7芯片产品应用拓展至中等功率工业领域,此外也能为新能源商用车主驱提高功率密度提供新思路。该模块长152mm,宽62mm,采用PressFit封装方式,内置温度传感器。与上一代产品相比,在相同尺寸下电流提升30%,主要针对CAV(商业、建筑和农业机械)、伺服电机、太阳能和UPS等应用。

图:IGBT 7的1200V/900A半桥模块

亮点1:精细沟槽IGBT7,导通压降降低30%

与EconoDUAL? 3模块采用的上一代芯片IGBT4相比,IGBT7芯片采用精细沟槽技术(micro-pattern trench technology),相同面积下,导通压降降低30%,这将使得模块在实际应用中损耗显著下降,模块最高工作结温度达到175℃,特别适合应用于中等频率工况下的工业电传动(在中等频率下,导通损耗占据模块损耗的主要部分,通过降低导通压降大幅降低导通损耗,从而降低模块损耗)。

亮点2:EC7 FRD,导通压降显著降低

采用第七代发射极控制二级管EC7(emitter-controlled7th generation diode),与上一代EC4相比,导通压降降低100mV,降低关断时振荡发生的概率。

亮点3:采用PressFit封装方式,集成温度传感器

采用PressFit的封装方式,最大程度提高模块的寿命,同时集成温度传感器,实时监测模块工作时芯片表面的温度状况,为模块“健康”保驾护航。

打入汽车专用市场,士兰微SGM820PB8B3TFM有看点

在中国本土功率器件市场,士兰微是国内当之无愧的龙头之一。最近几年,中国本土企业士兰微在IPM和IGBT领域有所突破。

士兰微电子面向新能源汽车应用开发了使用槽珊FS-IV工艺IGBT芯片的EV系列模块SGM820PB8B3TFM,其可靠性完全复合最新的AQE-324标准,其中B1封装主要针对物流车,B2封装主要针对乘用车,B4封装针对电动大巴。

图:士兰微SGM820PB8B3TFM(B3)实物图。

图:士兰微SGM820PB8B3TFM(B3)主要特征。

士兰微半导体制造事业部IGBT高级研发经理顾悦吉表示,士兰微电子充分利用设计与制造一体的IDM模式优势,为新能源汽车厂商提供LED驱动、IPM、IGBT、HVIC、MCU、DCDC、MOS、传感器、音视频等多维度产品和服务。

比亚迪自主开发IGBT4.0技术,成功推出车用IGBT

比亚迪进入IGBT产业是在2005年,并于2009年打破国际厂商垄断,取得了IGBT的核心技术突破。2018年年底,比亚迪发布了在车规级领域具有标杆性意义的IGBT4.0技术,再一次展示出其在电动车领域的领先地位,进一步打破了国际大厂形成的技术壁垒。比亚迪现已拥有国内首个汽车IGBT全产业链,包括IGBT芯片设计、晶圆制造、模块封装,仿真测试以及整车测试。

比亚迪自主研发的IGBT

在电气性能上,比亚迪的IGBT4.0产品模块的温度循环寿命可以做到当前市场主流产品的10倍以上。同时搭载IGBT4.0的V-315系列模块在同等工况下较当前市场主流产品的电流输出能力提升15%,也就是说搭载IGBT 4.0的电动汽车具有更强的加速能力。

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