◇ 市场增长驱动力
新能源车市场快速扩张,受到政策支持和消费习惯转变的推动,新能源车零售渗透率逐步提高。2022年6月,国内新能源车零售渗透率达到27.4%,显示出市场的强劲增长势头。同时,欧盟也于6月29日宣布,欧盟27个成员国已初步达成共识,计划于2035年全面禁售燃油车,进一步推动了新能源车市场的发展。
◇ IGBT模块的重要性
IGBT模块作为电驱系统的关键部分,负责DC到AC的转换,提高能源利用率,是新能源车性能的重要保障。IGBT模块作为核心部件,逐渐成为市场关注的焦点。要深入了解IGBT模块,首先需要理解新能源汽车的电驱系统。电驱系统在新能源车中扮演着至关重要的角色,它负责将动力电池的直流电(DC)转换为交流电(AC),以驱动电机工作。
◇ 三电系统及集成
三电系统,即动力电池、驱动电机和电机控制器,被业界称为新能源车的“三大件”。这三大部分在新能源车中占据着举足轻重的地位,其成本占比高达70%以上,直接决定着整车的运动性能。而电驱系统,则是由电机、电控和减速器共同构成,主要负责将动力电池的电能高效转化为机械能,驱动汽车轮子转动。
从更专业的角度来看,电驱动系统还包括驱动电机总成、控制器总成和传动总成。驱动电机总成负责将电能转化为机械能,是电驱系统的动力源;控制器总成则通过功率半导体技术和软件设计,实时控制驱动电机的工作状态,并不断拓展其他控制功能;传动总成则通过齿轮组降低输出转速并提高扭矩,确保电驱动系统始终高效运行。

◇ IGBT模块工作原理
在电控模块中,IGBT模块作为逆变器的核心部件,其工作原理可概括为:利用IGBT芯片的半导体特性,即在非通即断的状态下,通过巧妙地组合不同开关的快速开断,来灵活地改变电流的流向和频率。这样,模块便能输出符合需求的交流电。
◇ IGBT模块结构及功能
IGBT模块的标准封装形态类似于一个扁平的长方体。以HP1模块为例,从正上方视角看去,其外部包裹着白色的塑料外壳,底部则装有导热散热的金属底板,通常采用铜材料制成。此外,模块上还分布着众多端子和引脚,它们各自承担着特定的功能。IGBT模块设计提升散热性能和稳定性,具有高集成度,支持不同电控功能。
◇ 英飞凌模块生产流程
IGBT模块的生产流程涵盖了多个关键步骤。首先,IGBT wafer上的每一个die被精心贴片到DBC上。然后,通过真空焊接将die与DBC牢固结合,通常使用的焊料是锡片或锡膏。接下来是X-ray空洞检测,确保在焊接过程中没有产生气泡或空洞。完成这些工序后,将DBC焊接和键合到铜底板上,并经过灌胶、封壳、激光打码等工序,确保质量和性能符合标准。
◇ 封装类型与测试
IGBT模块多样化的封装设计适应不同车型需求,测试严格以确保符合各项行业标准。常见的封装类型包括Econodual系列半桥封装、HP1全桥封装、HPD全桥封装、DC6全桥封装等。IGBT模块需要经过严格的测试验证,这些测试不仅参照了AEC-Q101和AQG-324等行业标准,还需满足各车企根据车型特点提出的特定要求。
◇ 国内供应商崛起
以比亚迪半导体等为代表的国内企业逐渐打破了国外供应商的垄断局面,推动国产替代进程。随着国内新能源汽车市场的蓬勃发展,汽车电控IGBT模块作为核心功率器件,其市场需求日益旺盛。过去,这一市场主要被英飞凌、安森美、赛米控等国外供应商占据,但近年来,比亚迪半导体、斯达半导、中车时代等国内供应商的崛起,已在一定程度上满足了国产需求。
◇ 主要供应商概览
英飞凌、比亚迪、斯达半导等企业在IGBT模块领域具备技术和市场优势,推动行业技术进步。英飞凌自1999年4月在德国慕尼黑成立以来,凭借卓越的技术和产品实力在行业内占据重要地位。比亚迪半导体自2004年成立以来,致力于功率半导体、智能控制IC等领域,展现出广阔的市场前景。斯达半导在IGBT领域表现出色,2021年的营收中,IGBT模块营收占比高达15.95亿,充分展现了公司在该领域的领先地位。