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一“芯”难求——是行业现状

2018-12-12 13:18:54 和讯网 

  IGBT行业整体发展情况

  相关数据显示,中国IGBT市场一直被国际巨头垄断,90%的份额掌握在英飞凌、三菱等海外巨头手中。

  但在某些细分领域(如车规级领域),以比亚迪为代表的中国企业的实力能与国际主流水平一较高下。在车规级领域,比亚迪突破了晶圆设计、模块散热、封装工艺和制造等关键技术,打破了国外专利和技术封锁,并首创电机驱动与车载充放电复用IGBT的融合设计技术。

  此外,比亚迪IGBT模块还广泛应用于包括工业设备、家电、太阳能逆变等行业在内的各类电力电子设备中,主要客户包括博世力士乐、松下、OTC(日本)、美的、时代焊机等。

  IGBT在未来3-5年将继续成为制约新能源汽车行业发展的主要瓶颈之一:IGBT作为新能源汽车核心零部件,其在整车成本中的占比约5%。IGBT因技术难、投资大,与动力电池一起,被业内称为】新能源汽车核心技术的“珠穆拉玛峰”,长期以来制约了新能源汽车的大规模商业化。目前,电池产业发展较快,涌现出以比亚迪为代表的众多国内动力电池企业,引领全球动力电池的发展,2017年国内动力电池产量达44.5GWh(数据来源:高工产研锂电研究所(GGII) 《2017年中国动力电池产业发展报告》),基本满足了新能源汽车的配套要求。但我国IGBT的发展却严重滞后,中高端IGBT产能严重不足,长期依赖国际巨头,导致“一芯难求”。根据世界三大电子元器件分销商之一富昌电子(Future Electronics LTD)的统计:2018年,应用于新能源汽车的IGBT模块的交货周期最长已经达到52周(IGBT的交货周期正常情况下为8-12周)。而2018-2022年全球新能源汽车产量年复合增长率达30%,但同期车规级IGBT产量的年复合增长率仅为15.7%(IGBT产业整体同期为8.2% )。可以预见,未来几年全球车规级IGBT市场的供应将愈加紧张。

  IGBT的开发难点

  芯片要求:

  IGBT芯片仅有人的指甲大小,但却要在其上蚀刻十几万乃至几十万的微观结构电路,仅能在显微镜下查看。

  IGBT芯片设计难度高:IGBT虽然是一个开关器件,但涉及到的参数多达十几个,很多参数之间是相互矛盾,需要根据应用折衷考虑。

  晶圆制造工艺难度大:最主要体现在薄片加工处理上。采用最新的1200V FS技术的IGBT,需要将晶圆减薄到120um(约两根头发丝直径)的厚度,再进行10余道工序加工。

  晶圆制造的厂房洁净度要求非常高,需要一级净化。一个零点几微米的微尘掉落在晶圆上,就会造成一颗IGBT芯片失效。

  模块要求:

  IGBT模块设计难度大:需要考虑材料匹配、散热、结构、功率密度、外观、重量等多项指标。

  IGBT模块的制造中,大面积芯片的无空洞焊接(无空洞焊接需要在1mBar <即0.1Kpa>的高真空下进行;与之相比,海平面的标准大气压的值为101.325kPa)、高可靠性绑线工艺和测试等都是难点。

(责任编辑:王治强 HF013)
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