搭新能源快車，國產(chǎn)IGBT的進(jìn)擊！

來源：EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì)

在汽車電動化的浪潮下，各國紛紛進(jìn)入新能源汽車的快速發(fā)展期。據(jù)EV talk推測，2025年全球新能源車年銷量將達(dá)到1200萬輛。


2020年，中國政府印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》，規(guī)劃提出：2025年，中國新能源汽車新車銷量占總汽車銷量的20%。2025年，純電動乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時(shí)/百公里。
而2021年的全年新能源汽車銷量，以超預(yù)期的352萬輛，同比增長了1.6倍?；谠撛鏊?，中國汽車工業(yè)協(xié)會在2021年的年度報(bào)告中提出，2022年新能源汽車銷量同比增長將預(yù)計(jì)會達(dá)到44%，即500萬輛；“中國新能源汽車新車銷量占總汽車中銷量的20%”的規(guī)劃目標(biāo)也有望提前達(dá)成。
表1  2021年中國汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
注：數(shù)據(jù)來源于中國汽車工業(yè)協(xié)會官網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù)
IGBT在新能源汽車中的重要性
新能源汽車，即動力系統(tǒng)組成部分中有非傳統(tǒng)燃料作為動力來源的驅(qū)動方式。目前所有的新能源汽車，最明顯的特點(diǎn)是電池和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)作為汽車動力來源，電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的電機(jī)控制器，最廣泛的方案就是使用IGBT。
圖1  新能源汽車電氣功能示意圖

IGBT在新能源汽車中的應(yīng)用分類：表2  IGBT在新能源汽車行業(yè)應(yīng)用分類
IGBT作為能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷鋬r(jià)值約占整車成本的1-2％。我們以商用車和乘用車出貨量均最大的150KW的電機(jī)控制器做分析，電機(jī)控制器（單機(jī)版本）總成本約4000元，各組件占比如下圖：
圖2  電機(jī)控制器成本占比
其中，IGBT的成本約1400元，占電機(jī)控制器總成本約34%。
IGBT的高比重、高價(jià)值屬性，加上近年國際貿(mào)易風(fēng)險(xiǎn)的提高，國產(chǎn)化替代順勢而為。隨著國內(nèi)IGBT行業(yè)的發(fā)展，器件可靠性越來越高，成本優(yōu)勢越來越明顯，服務(wù)優(yōu)勢更加凸顯。因此，IGBT國產(chǎn)化的用戶粘度也會隨之攀升，對于國產(chǎn)IGBT器件來說，發(fā)展前景是非?？捎^的。
 電動汽車的動力升級
目前，新能源車已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展軌道，其發(fā)展也逐漸由政策導(dǎo)向轉(zhuǎn)為市場導(dǎo)向。在此基礎(chǔ)上，新能源車關(guān)鍵零部件已進(jìn)入充分競爭，保證質(zhì)量、降低成本是重要課題。
2021作為SiC器件爆發(fā)的元年，牽引著新能源汽車行業(yè)做技術(shù)迭代——400V電壓平臺升級800V電壓平臺。確實(shí)SiC MOS有著無與倫比功耗優(yōu)勢，在電池續(xù)航焦慮的時(shí)期，SiC器件能提供多出的7%~10%續(xù)航是難能可貴的，可以不計(jì)成本。
而800V電壓平臺，IGBT也必然會有一席之地：商用車上已然成熟的應(yīng)用場景；IGBT7精細(xì)溝槽帶來的低導(dǎo)通壓降和低開關(guān)損耗，更小的芯片面積；更低的成本，決定了IGBT依然會是800V電壓平臺功率器件的主力軍。
SiC性能無法做到絕對優(yōu)勢，那么IGBT成本優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。根據(jù)2021年12月份銷量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，A級及以下車型占比超過70%，說明10W元及以下定價(jià)電動車還是目前行業(yè)的主流，相較于高端車型來說，這部分車型對于成本的要求更加苛刻。
圖3  2021年12月新能源乘用車車型年銷量占比情況
按目前的車用SiC-MOSFET模塊的市場價(jià)格計(jì)算，同等電流規(guī)格的IGBT和SiC的成本價(jià)格相差至少1倍，IGBT的成本優(yōu)勢明顯，市場空間不會被SiC-MOSFET擠占。乘用車電機(jī)控制器這種以量換價(jià)的市場如此，商用車電機(jī)控制器這種價(jià)格成本占絕對主導(dǎo)地位的市場更亦如此。
WAYON新能源汽車行業(yè)IGBT產(chǎn)品規(guī)劃
維安在布局IGBT產(chǎn)業(yè)時(shí)，即開始規(guī)劃車用模塊，并將在今年Q2~Q3季度推出適用于商用車的HD封裝模塊和物流車用的VA模塊，該模塊的特點(diǎn)有：更高的功率循環(huán)壽命設(shè)計(jì)通用封裝設(shè)計(jì)更高的魯棒性更嚴(yán)格的篩選測試流程更完善的品質(zhì)管控過程
以客戶的實(shí)際需求為向?qū)?，提供客戶需要的產(chǎn)品。
封裝形式如下圖：
圖4  WAYON—HD封裝模塊
圖5  WAYON—VA封裝
HD模塊尺寸兼容英飛凌的EconoDUAL 3封裝，適用于100KW~200KW商用車及物流車電機(jī)控制器；
VA模塊外形尺寸兼容英飛凌HP1封裝，適用于60KW~100KW物流車電機(jī)控制器。

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