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Ne-Power | 说说你不知道的IGBT

2021-06-27     来源:比亚迪精诚服务

由于芯片产能提升难、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,因此,近来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,以及比亚迪在IGBT上取得的重大突破!


什么是IGBT?

IGBT是英文“Insulated Gate Bipolar Transistor”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。



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。


IGBT行业现状如何?

近年来,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。



据媒体报道,在很长的时间里,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。


随着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。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。


以2019年为例,国内新能源汽车IGBT模块市场中,比亚迪半导体占据18%的市场份额,成为国内IGBT市场份额第二大企业。比亚迪已经成长为目前国内领先的实现车规级 IGBT 大规模量产、也是唯一一家拥有 IGBT 完整产业链的车企。


比亚迪的重大突破

2018年12月,比亚迪正式发布全新车规级“IGBT 4.0”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IGBT 4.0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2009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。


经过多年的发展,比亚迪半导体已拥有国内领先的功率芯片设计经验,成熟的晶圆制造工艺、功率模块生产能力、独有的测试条件以及应用平台。比亚迪IGBT芯片不断迭代,从1.0迈入到4.0时代。


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1200V车轨级IGBT芯片的晶圆,厚度减薄到120μm(仅两根头发丝直径)。截止目前,以IGBT为主的车规级功率器件累计装车超过100万辆,单车行驶里程超过100万公里。



2020年7月,比亚迪半导体自主研发的SiC功率模块全面应用于比亚迪全新旗舰豪华轿车“汉”车型,是国内首款批量搭载SiC 功率模块的车型。SiC电控的综合效率高达97%以上,使整车的动力性、经济性表现非常出众。


比亚迪 IGBT 4.0在多项关键指标上已经超过了同级主流产品。同时,比亚迪半导体将于今年重磅发布IGBT5.0技术,届时在芯片损耗、模块温度循环能力、电流输出能力等关键指标上将实现新的突破。

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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!


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