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電動汽車關(guān)鍵零部件IGBT發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析
1IGBT簡介
　　（1）IGBT（絕緣柵雙極晶體管）是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅(qū)動式電力電子器件，既具有MOSFET的輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)速度高的優(yōu)點，又具有雙極功率晶體管的電流密度大、飽和壓降低、電流處理能力強的優(yōu)點。 
　　（2）IGBT模塊是由一個或多個IGBT芯片分別裝在絕緣的襯底上，該襯底被固定在散熱用的銅基板上。為便于系統(tǒng)組裝，且保持模塊內(nèi)外的引線電感最小，模塊中還安裝有續(xù)流二極管。 
　　（3）IGBT主要應用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、消費電子產(chǎn)品、計算機和網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域等，電動汽車是IGBT的新興應用領(lǐng)域，對IGBT有新的要求。 
　　車用IGBT環(huán)境條件以及可靠性需求見表5～4。工業(yè)級和車用級IGBT可靠性要求對比見表5～5。 
　　2．國外發(fā)展情況傳統(tǒng)IGBT生產(chǎn)廠家主要集中在歐、美、日。
　　其中，英飛凌、富士電機、三　菱電機、西門康等企業(yè)專門針對車用IGBT展開研究并成功推出產(chǎn)品，能滿足電動汽車需求，并在電動汽車上得到較為廣泛的應用。 
　　（1）英飛凌針對電動汽車推出Hybrid PACK系列IGBT模塊，目前有Hybrid PACKl和HybridPACK2兩種產(chǎn)品，最大功率為20kW和80kW，分別適用于輕混、全混汽車。另有Prime PACK系列IGBT模塊，能滿足更高的功率需求，可用于卡車和客車。 
　　（2）富士電機產(chǎn)品在豐田混合動力凱美瑞上應用，其產(chǎn)品適用于10kW～120kW驅(qū)動電機系統(tǒng)。 
　　（3）三菱電機主要生產(chǎn)IGBT模塊，分立器件由瑞薩半導體（三菱電機與日立合資）生產(chǎn)。其車用IGBT產(chǎn)品已經(jīng)應用到本田和豐田等汽車廠商的混合動力汽車上。 
　　（4）西門康（Semikron）推出的無焊接IGBT模塊，采用英飛凌的芯片，適用于電動汽車用的22～150kW電機控制器。 
　　3．我國IGBT發(fā)展現(xiàn)狀
　　（1）我國IGBT剛剛起步，主要通過外購IGBT芯片，進行傳統(tǒng)工業(yè)級標準模塊的封裝，主要企業(yè)有江蘇宏微、南京銀茂、嘉興斯達、威海星佳、廈門宏發(fā)等公司。另有部分產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)通過收購介入功率半導體器件，如比亞迪和南車時代。部分企業(yè)已開始研究車用大功率IGBT模塊。 
　　（2）研發(fā)能力IGBT的核心技術(shù)包括芯片和模塊封裝兩個方面。企業(yè)基本具備IGBT芯片設(shè)計能力，但缺乏生產(chǎn)制造能力，產(chǎn)業(yè)化尚待時日；企業(yè)通過引進國外設(shè)備和歸國人才，目前已基本具備模塊設(shè)計、封裝、檢測分析能力，可實現(xiàn)IG鄄BT模塊的自主生產(chǎn)。 
　　（3）產(chǎn)品情況現(xiàn)階段我國IGBT模塊一般集中在600V和1200V，電壓等級更高的產(chǎn)品在研發(fā)中，主要應用領(lǐng)域為工業(yè)變頻器、焊機、感應加熱等。目前產(chǎn)品尚未能完全被國內(nèi)客戶所接受，正處于市場客戶的認證期。企業(yè)也比較重視電動汽車領(lǐng)域，對車用IGBT模塊進行研發(fā)，日前僅有少量樣機應用，其產(chǎn)業(yè)化還有待產(chǎn)品技術(shù)的提升和市場的培育。
　　4．我國IGBT存在的主要問題
　　（1）IGBT芯片完全依賴進口，關(guān)鍵技術(shù)被國外大公司壟斷，國內(nèi)難以實現(xiàn)突破，成本難以降低。 
　　（2）工業(yè)級產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性與國外尚存在一定差距；車用IGBT基本處于研發(fā)階段，在可靠性和電磁兼容方面存在較大問題。

　　（3）我國大功率器件研發(fā)水平與國外差距較大，日前各企業(yè)技術(shù)研發(fā)力量薄弱，開發(fā)性人才以“海歸”為主。 
　　（4）現(xiàn)有標準只針對特定用途，缺乏車用級IGBT標準，不適用于產(chǎn)業(yè)化。 
　　我國電動汽車關(guān)鍵零部件發(fā)展建議 
　　1．存在的主要問題通過綜合分析，我國電動汽車關(guān)鍵零部件存在的主要問題歸納如下：
　　（1）電動汽車零部件廠家對進入電動汽車行業(yè)比較謹慎，在電動汽車關(guān)鍵零部件上主要依賴傳統(tǒng)產(chǎn)品的利潤和國家科研經(jīng)費，研發(fā)后續(xù)投入與產(chǎn)業(yè)化投入不足，將直接影響零部件產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 
　　（2）目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟中，整車廠與零部件廠雙方技術(shù)合作不緊密，跨行業(yè)協(xié)作開發(fā)存在困難，大多數(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟實際合作沒有開展。 
　　（3）零部件企業(yè)研發(fā)能力不足，缺乏核心研發(fā)人才，尤其是隔膜材料、電池系統(tǒng)集成、電力電子和電機控制系統(tǒng)方面的專業(yè)人才。 
　　（4）國內(nèi)零部件生產(chǎn)設(shè)備制造企業(yè)技術(shù)力量薄弱，部分關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備依賴進口，導致投資成本增加，影響產(chǎn)業(yè)化進程。 
　　（5）同前零部件標準體系尚不健全，尤其是關(guān)鍵電池材料、電池、電機、IGBT等，影響行業(yè)的健康發(fā)展。 
　　（6）電動轉(zhuǎn)向、電動空調(diào)、電動真空助力制動等電動輔助系統(tǒng)也未形成產(chǎn)業(yè)化，尚需進行產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)。 
　　2．發(fā)展建議
　　（1）國家應切實加大資金支持，組織聯(lián)合攻關(guān)。 
　　實施動力電池性能突破計劃，重點支持新型動力電池及材料開發(fā)，爭取掌握高比能量、低成本電池技術(shù)；增強驅(qū)動電機系統(tǒng)關(guān)鍵部件研發(fā)能力，提高產(chǎn)品集成化水平和電機系統(tǒng)性能；聯(lián)合攻克整車控制器開發(fā)中的共性技術(shù)，構(gòu)建共性技術(shù)平臺并積累數(shù)據(jù)；對IGBT行業(yè)進行規(guī)模化、連續(xù)化的投入，支持車用IGBT芯片和模塊研發(fā)。 
　　（2）國家應設(shè)立專項資金，資助有條件、有實力的零部件企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。 
　　針對工業(yè)基礎(chǔ)好、科研開發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化能力強的企業(yè)予以重點扶持，支持動力電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機系統(tǒng)、整車控制器硬件、基礎(chǔ)材料、IGBT以及相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)，尤其是車用動力電池和車用電機專用生產(chǎn)線的建設(shè)，實現(xiàn)產(chǎn)品自主化，以支撐電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 
　　（3）積極尋求創(chuàng)新合作模式，構(gòu)建適宜的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。 
　　建議整車企業(yè)和零部件企業(yè)組建合資公司，形成有效的商業(yè)模式，以整車帶動零部件產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，有利于整車供應體系的形成。國家應對此類合資企業(yè)予以專項資金扶持或稅收上的優(yōu)惠政策。 
　　（4）采取人才引進與培養(yǎng)雙管齊下的措施，逐步解決人才短缺問題。
　　國家應鼓勵企業(yè)引進國外人才，企業(yè)應與高校聯(lián)合培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才。尤其是電池隔膜、IGBT等高端研發(fā)人才嚴重缺乏的行業(yè)。 
　　（5）建議相關(guān)部門牽頭，聯(lián)合整車、零部件骨干企業(yè)，共同制修訂零部件標準，健全零部件標準體系。 
　　①動力電池方面，應重點完善材料、電芯、模塊、系統(tǒng)的技術(shù)性能與安全標準，建立完善的評價體系，同時應根據(jù)動力電池產(chǎn)品的特殊性，完善售后服務(wù)要求，兼顧電池生產(chǎn)廠家、整車企業(yè)和消費者三方的利益，規(guī)定合適的產(chǎn)品質(zhì)量保證期。 
　　②驅(qū)動電機方面，應盡快完善驅(qū)動電機系統(tǒng)標準，尤其是系統(tǒng)可靠性、耐久性預測與快速評估方法等方面的標準。 
　　③整車控制器方面，應共同制定相關(guān)基礎(chǔ)性標準，尤其是整車控制器接口標準以及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標準，以提高整車控制器的通用性。 
　　5IGBT方面，應在行業(yè)發(fā)展初期規(guī)范行業(yè)標準，為后續(xù)發(fā)展建立基礎(chǔ)。 
　　3．發(fā)展目標
　　（1）到“十二五”末，關(guān)鍵零部件及其原材料研發(fā)和生產(chǎn)基本實現(xiàn)自主化。 
　　（2）形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，滿足電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求。