新能源汽车促进国产IGBT发展机遇与挑战并存

  数据显示，2017年，全球共销售新能源汽车超过120万辆，占全世界汽车销量的1．2％。同时，新能源汽车用IGBT的市场规模占IGBT市场的17％，达到7亿美元。

  2016年全世界电动车销量大约200万辆，共消耗了大约9亿美元的IGBT管，平均每辆车大约450美元，是电动车里除电池外最昂贵的部件。其中，混合动力和PHEV大约77万辆，每辆车需要大约300美元的IGBT，纯电动车大约123万辆，平均每辆车使用540美元的IGBT，大功率的纯电公交车用的IGBT可能超过1000美元。

  IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管），是能源变换与传输的核心器件。采用IGBT进行功率变换，可提升用电效率和质量，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键技术。IGBT约占电机驱动系统成本的一半，而电机驱动系统占整车成本的15－20％，也就是说，IGBT占整车成本的7－10％，是除电池之外成本第二高的元件，也决定了整车的能源效率。

  和28nm／16nm集成电路制造一样，IGBT是国家“02专项（《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》项目，因次序排在国家重大专项所列16个重大专项第二位，在业内被称为02专项）”的重点扶持项目。

  相较于早期的电力电子器件，IGBT具有高输入阻抗、高速开关特性、导通状态低损耗等特点。虽然IGBT中文翻译为“绝缘栅双极型晶体管”，但其最常见的形式是模块（Module），并非单管。模块是由多个IGBT芯片并联，电流规格更大。

  IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，它是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。例如，在电动控制管理系统，大功率直流／交流（DC／AC）逆变后驱动汽车电机；车载空调控制管理系统，小功率直流／交流（DC／AC）逆变，使用电流较小的IGBT和FRD；智能充电桩中，IGBT模块被作为开关元件使用。

  随着新技术、新材料及新工艺的出现，CAD设计、离子注入、多层金属化、纳米级光刻等先进工艺技术应用到功IGBT器件中，IGBT设计技术将不断得到推动和提升。

  未来，IGBT器件的应用将十分普遍，涉及生活的方方面面，这也是中国看好的原因。 有分析称，未来的新能源汽车市场变革中，中国会承担引领者的角色。据BNEF的长期预测显示，随着新能源汽车对内燃机汽车在成本方面逐渐建立起一马当先的优势，到2025年全球新能源汽车的销量有望增至1100万辆。其中，中国占全球市场占有率中将接近50％。在新能源汽车加快速度进行发展的大势下，GGII预估，国内新能源汽车和充电桩市场将出现200亿IGBT模块的需求量。

  IGBT能得到国家的重视，这得益于它在工控和新能源等领域的作用。IGBT在国内的主要应用领域是在工业、电器和新能源等。工业方面有用于电焊机、工业加热和电镀电源；电器方面包括电磁炉、大功率电磁炉、变频空调和变频冰箱；新能源方面主要是风力发电和电动汽车。

  巨大的市场潜力，吸引了全球各路电子巨头前来淘金。据统计，全球IGBT市场主要竞争者包括德国英飞凌、日本三菱、富士电机、美国安森美、瑞士ABB等，前五大企业的全球市场占有率超过70％。此外，高通、英特尔等电子巨头都在竞相进军汽车芯片市场。而 在国内市场，中高端IGBT产能严重不足，长期依赖国际巨头，导致“一芯难求”。

  现在，这种“外资寡头垄断”的市场格局正在被逐渐瓦解。随着以比亚迪为代表的本土新能源汽车厂商在IGBT领域实现技术的突破，中国的新能源汽车配套产业格局正在悄然生变。据了解，截至2018年11月，比亚迪累计申请IGBT相关专利175件，其中授权专利114件。

  “我们可以很自豪地说，在IGBT这样的领域中国可以与欧洲、日本三分天下。” 比亚迪第六事业部总经理陈刚如是说。

  目前，新能源车用IGBT方面，比亚迪研发出的全新车规级产品IGBT4．0，其芯片损耗、模块温度循环能力、电流输出能力等关键指标，达到了全球领先水平。产品的综合损耗相比当前市场主流产品降低了约20％，使得整车电耗降低；产品模块的温度循环寿命能做到当前市场主流产品的10倍以上；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％。

  瞄准车用IGBT的车企不止比亚迪。2017年年底，江苏宏微科技股份有限公司就与北汽新能源汽车股份公司联合成立宏微－北汽新能源IGBT联合实验室，以实现提高车用IGBT性能；今年3月，上汽集团股份有限公司与英飞凌以51：49股比合资成立的上汽英飞凌汽车功率半导体（上海）有限公司正式开业；今年4月，针对新能源市场，中科君芯推出新能源汽车领域DCS－IGBT芯片。

  据分析，2018－2025年期间，中国新能源汽车及相关产业带动的IGBT市场规模共计超过1200亿元。华虹宏力集成一部研发总监杨继业认为，新能源汽车既是节能环保的迫切需求，也是我国汽车产业转变发展方式与经济转型的一个突破口。IGBT作为新能源汽车动力、电源系统中的核心器件，将随之迎来绝佳的发展机遇。

  新能源汽车带给国产IGBT的发展机遇不言而喻，挑战也不可以小看。返回搜狐，查看更加多