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功率半导体专家会议纪要 0109
一韭得九
2022-01-13 15:37:35

国内各家(英飞凌、安森美)车载IGBT 的产品性能上的对比情况

  

   车载IGBT 分为几个层级,主要分为 A0/A00 级以下,A 级车,还有一些专用车例 如物流和大巴车。在 2015 年以前是没有 IGBT 车规级的说法的,是英飞凌和一些国际大厂(博世、比亚迪合作),从工业级芯片衍生来的,从四代(P4 的芯片)不断的升级换代,换成 EDD2,EDD3 转换成车规级芯片,当时四代对应的车规级芯片是 EDD2,七代芯片对应的是 EDD3。车规级模组,封装最开始也是从英飞凌,采用单面散热,主要用于物流大巴上,最后开发出单面制冷的封装(HTYHTB),最后发展成双面散热,目前来讲,英飞凌成为芯片、封装行业的定义者。在国产方面,最早开始在17、18 年,当时国内供应比较多的是比亚迪、斯达,他们开始在车载模块方面做一些替代。目前,比亚迪所有的芯片和模块都是自产自销,近年来车增长比较多,产能也是比较紧张,现在也在外购一些芯片和封装。比如年产60 万台车,80%都是自产自销。从 2008 年开始进入 IGBT 芯片开发,当时是收了一个二手台积电 6 吋的 Fab 厂,整个芯片的供应来讲,只能对标到英飞凌的四代以下,英飞凌的二代到三代之间,平面性结构做不到沟槽,封装上,做到英飞凌的单面制冷。外销上,尝试过,一直受限于芯片的代差,和 6 吋厂芯片的性价比比较低,因此外销市场做的不大,基本上是集中在内部市场。

   斯达的情况是,在17 年开始切入,国内的新能源车第一波涨量,从60 万辆涨至120 万辆,接近一倍的增长,当时比较有优势的是做工控的,模块和芯片主要对标650 和 1200 伏的芯片。物流车和大巴车本来使用 1200 伏的模组,A00 车用 650V 的芯片,对于斯达来说,当时的开发很简单,只用增加芯片的面积,最早通过车规的审核,包括整个的封装,原来都是用在工业级的模组中,当时在 17 年抓住了机会,最早切入了物流和大巴车领域,后面切入了 A00 模块,目前它的替代份额非常高,接近 60%的市场,后来的 A 级车以上,是单独的电压平台,750 伏的模组(英飞凌最先开发,但是对于国内厂商来说,都是没有开发过这个电压平台的芯片)。

   在18、19 年之后,比亚迪、中车、斯达在开发750 伏的电压平台之后,针对这 3个厂家,在同一个起跑线。在这方面,包括中车和士兰微这种IDM 的厂商,在750 伏的平台上后来居上,相对斯达更加领先,中车的 750V 模块已经切入 A 级车 的供应,士兰微在芯片制造采用新的技术,芯片性能也比斯达更好。斯达在 A 级市场上的份额还比较少。对于斯达来说,A 级车以下,基本上都能够完成国产替代,但是在 750 伏平台开发的基础上,性能上比不过 IDM 厂商,另外在车规级专线和产能的优势上,受限于 Fabless 的模式,华虹的产能,包括各种专线的影响,所以在 A 级车平台进展相对不是很大。

    对于中车时代电气来说,最早开发车载模块也是在2017 和 2018 年,从高压往低压做会有优势,对于高压轨交和电网的对于一致性和可靠性要求更高,在车载领域要求也是非常高的。中车原来主要做 1500V 和 3300V 的 IGBT,在 17 年的时候,开 发 1200V 和 650V 平台的时候,新开发了两个电压平台的产品,包括在车载领域,对车载的应用缺乏理解,比如瞬时过载的工况,蓄流要求比较大工况,对车载电控领域也不深入,当时也是在国内推出的 1200 伏和 650V 的产品,但是当年推广并不成功。19 年以后,由于本身是 IDM 厂商,750V 上是领先的;在一些前驱要求120kw,后驱要求 160kw,都是可以满足,但是斯达只能满足前驱 120kw,后驱满足不了,损耗效率比较大。时代电气在去年是国内第一家进入A 级车供应链的厂商(有自身产能的优势),目前和国内的一些车厂定点单位也比较多(蔚小理,东风汽车,一汽,红旗),所以对于今年来讲,一些A 级车模块的增量会有所增加,虽然 A0/A00 级斯达占据很大的量,但是中车对于 650V 和 1200V 进行了迭代开发,推出了产品比斯达价格低 20%,中车今年在车载上会有一个比较明显的放量。士兰微相对与其他几家开发车规IGBT 比较晚的一家,目前比较大的优势是 top2的 IDM 厂商,产能非常大,但是产品开发的比较晚,经过这几年的开发,包括一些 A0 和物流车级,都开始逐步有些批量订单,包括比亚迪和汇川都有物流车和大巴车订单。目前来说公司芯片在A 级车来说是最好的,但是产线达不到一个量产的状态,更重要的是车规级模块来说,在性能、可靠性、寿命等要求比较高,目前存在的问题是性能的可靠性比较差,还要继续进行一个验证,才能达到量产的状态。已经去看过士兰的 Fab,但是在稳定性方面还比较差。去年来说,国内的新能源车300 万辆,比亚迪、中车和斯达三家份额也达到了30%的替代份额,相对于光伏和新能源发电领域国产率还是比较高的。

二.问答环节

Q:华为新发的智能车是否用的安森美的解决方案?

A:安森美在车载领域不属于传统的玩家,和以前海外 SP 一样,原来专注于分立器件和 IPM 模组。前几年拿到了华为光伏供应的订单,光伏模块对 IGBT 的要求非常高,高频,芯片要求英飞凌以上,模块要求定制,海外只有英飞凌和wincotech,安森美是得到了 wincotech 的授权。16-17 年切入光伏模组,18 年之后收购 Fairchild 切入车载领域去做。如果安森美按照英飞凌定义的传统方案去做车 载模组,是完全没有任何优势的,因此推出了一些新的封装方案,比如双面散热。

英飞凌曾经给博世做过,但是没有推,因为这种方案很有性价比,成本也会降低。不同于英飞凌推广的单面散热方案,安森美直接推广了第三代的车载模组封装,叫双面散热。对于单面散热已经走到了一个相对瓶颈的阶段,所以华为考虑到双面散热封装方式在功率器件和车载模组性价比上还能够进行进一步的提升,因此启用了安森美车载模组的方案,传统车载模组的玩家应该是英飞凌、三菱、富士这些。

Q:用在光伏上的都是以英飞凌六代芯片为主的吗?

A:不是的。车载的芯片是。。。更多机构调研纪要详见:深圳财富俱乐部

Q:刚刚提到士兰微车规模块的稳定性还达不到批量生产的要求,这家公司 2022 年有没有机会可以批量突破 A 级车的模块,目前和出货比较多的车厂有哪些?

A:目前士兰微订单还在小批量的物流和大巴车上,去年年底汇川有。。。

Q:今年 IGBT 的供需关系如何判断,能不能分不同的下游领域分析?

A:今年根据我们内部预测,光伏领域 50%的增长,肯定会。。。

在车载IGBT,去年涨量比较多的是 A00/A0 以下,主打的。。。

另外向一些白电产品,在一些要求比较低的领域,650 伏的芯片,包括。。。

另外一些高压市场比较垄断,例如高压、轨电、轻轨、相对比较垄断。。。

Q:21 年看到光伏领域国产厂商主要是涉及单管,目前 IGBT 单管光伏领域国内厂商占比是多少,未来的趋势是什么?包括提到模块的要求比较高,那么国内哪个厂商最有可能国产替代?

A:首先,光伏逆变器对于 IGBT 的形态选择是看。。。

对于国内几个厂家,华为是。。。

Q:除了 IGBT,碳化硅方面的替代如何,碳化硅的 MOS 会不会和 IGBT 的 MOS一样发生大的变化?

A:碳化硅格局会有一个比较大的变化,英飞凌主推。。。

OBC 包括充电领域是非常适合碳化硅的,有几大特性,一个是。。。

车载电控与工控是通用的,频率不高,碳化硅第一个特性,高频发挥。。。

Q:是否能够理解为充电桩中会大量使用?

A:充电桩目前来讲,和光伏,UPS 一样都是属于。。


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