乘着新能源的东风，国产IGBT由“民用”向“车用”不断渗透

电子发烧友网报道（文/李诚）汽车电气时代的到来，让车载半导体的占比也发生了变化。在电动汽车应用中功率半导体用量占比由传统燃油车的21%提升至了55%，成为了车用半导体的主要增量。在新能源电机驱动系统中，IGBT的成本占据了整个系统的一半，而电机驱动系统又占据了将近两成的整车成本，也就意味着一辆电动汽车中IGBT的成本占据了整车成本的1/10。
 

 
图源：比亚迪

 
IGBT与传统功率器件相比，具有转换效率高、发热量低、故障率低以及耐压值高等电气特性。在汽车电气化的迅猛发展下，IGBT市场规模持续扩大，车用IGBT前所未有地驶入了发展的快车道。
 
纵观国际车用IGBT市场，车用IGBT的主要供应商主要以英飞凌、赛米控、三菱电机等国外头部厂商为主，虽然这些企业在市场中占有着绝对的优势，但是国内不少IGBT厂商正以追赶者的姿态加速前进，力图缩小国内外技术的差距。其中，比亚迪、斯达半导、中车时代等本土玩家成功跻身全球车用IGBT市场前十。
 
国产之光——比亚迪车用IGBT
 
比亚迪半导体主要以车规级半导体业务为主，是国内最早布局车规级芯片的厂商之一，IGBT是其最核心的产品，也是国内唯一拥有IGBT完整产业链的车企，在车用IGBT领域比亚迪的市占率仅次于英飞凌，排名第二。
 
早在2020年底，比亚迪就已经对外展示了综合损耗、电流密度、使用寿命均高于市面上主流产品的车规级IGBT 4.0。截至2020年底，比亚迪车规级IGBT累计装车量超过100万辆。
 
2021年12月28日，比亚迪半导体高级市场经理孙允帅对外宣称，比亚迪基于高电流密度Trench FS的IGBT 5.0技术已实现量产，并表示目前正在积极部署下一代IGBT技术。致力于通过掌握核心技术，实现降本增效的目的。
 
据官网显示，目前比亚迪的已实现量产IGBT裸芯片、IGBT单管以及IGBT功率模块等。其中，IGBT模块工作电压实现了750V至1200V的覆盖，额定工作电流在10A至950A之间，可满足汽车应用中大电压与大电流的应用需求。
 
虽然比亚迪的车用IGBT销量还没有做到全球第一，但是比亚迪的车用IGBT技术已经做到了全球领先的水平。
 
国产IGBT龙头——斯达半导
 
斯达半导采用IDM的生产模式，集研发与生产于一身。其中IGBT业务为主要支柱产业。据Omdia统计显示，2020年斯达半导市场规模排名全第六，领先博世、ABB、日立、丹佛斯等一众国际厂商，是国内唯一进入前十的企业，无疑是国内IGBT行业的龙头，在全球车用IGBT领域斯达半导排名第五。
 
在车用IGBT领域，斯达半导于2013年成功研发出车规级模块系列产品，2017年研发出车用48V BSG功率组件，2019年研发出车用双面焊接模块系列产品。在车用IGBT爆发的前夜提前做好了准备。在产品方面，目前斯达半导的车用IGBT模块已经实现了600V至1700V的覆盖。
 
随着电动汽车市场的快速扩张以及车载IGBT占比的不断提升，2021斯达半导在电动汽车领域营收达1.83亿元，同比增长162.92%。
 
截至目前，斯达半导的第六代车规级1200V IGBT芯片已在12英寸产线上实现量产，并且第七代电压等级为650V和750V的IGBT芯片也已经研发成功，预计在今年可以实现的大批量上市。
 
在产能至上的“缺芯”浪潮中，斯达半导似乎意识到了产能的重要性，并且有意向由fabless模式向IDM模式转型。去年6月，斯达半导与通过IATF 16949汽车质量管理体系认证的华虹签署了战略合作协议，并大规模量产了12英寸车规级IGBT产品。通过加强产业链上下游合作的方式，进一步保障车用芯片市场IGBT供应的稳定性。
 
中高压牵引逆变龙头——中车时代
 
中车时代是国内具有制备中大型车辆电机驱动IGBT能力的两大供应商之一，同时也是国内唯一能够生产轨道交通、直流特高压应用IGBT的厂商。
 
作为中国轨道交通行业牵引变流系统的主要供应商，在IGBT领域有着丰富的技术积累，如今新能源汽车赛道已将开启，中车时代依托在该领域的技术优势，积极布局新能源汽车产业。在国际市场中，中车时代车用IGBT排名第三。
 
目前中车时代的IGBT模块产品已经实现了750V至6500V全电压等级的覆盖，其中车用IGBT模块均采用自主研发的IGBT芯片。在全球车用芯片短缺，市场供应不稳定的大背景下，中车时代的部分车用IGBT产品已实现大批量供应，并成功导入新能源车企供应链。
 
去年5月，理想汽车表示，由于IGBT主要供应商英飞凌产能不足的原因，理想汽车已通过汇川科技间接导入中车时代的IGBT产品，以填补英飞凌产能不足部分。同时理想汽车还表示，在后续将会降低英飞凌IGBT的用量占比。
 
在产能方面，中车时代拥有一条8英寸IGBT生产线，一期年产能12万片IGBT芯片，同时可配套产出100万只IGBT模块。二期IGBT芯片年产能可达24万片。稳定的产能供应也吸引来了广汽、东风等国内车企的批量订单。
 
结语
 
在国际IGBT市场中，虽然国内有三家企业的市占率进入了前十，但从市场占有率来看，还是呈现了英飞凌一家独大的局面。如今新能源汽车产业的蓬勃发展，作为汽车核心器件用量最多的中国，有望借此机会让本土企业在新能源赛道上脱颖而出，进一步缩小国内外的差距，加速国产替代的进程。