什么樣的IGBT能讓馬凱副總理都關(guān)注？

今年3月，中國國務(wù)院副總理馬凱出訪德國時(shí)，專程前往慕尼黑英飛凌總部，就兩國在電動(dòng)汽車、智能制造等領(lǐng)域進(jìn)行戰(zhàn)略合作的議題與英飛凌方面進(jìn)行了深入溝通。英飛凌科技(中國)有限公司中國區(qū)汽車電子業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人及高級(jí)總監(jiān)徐輝說，訪問期間，馬凱副總理尤其關(guān)注英飛凌的IGBT技術(shù)，希望英飛凌能夠利用自身優(yōu)勢(shì)，幫助中國企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

 

 

英飛凌高級(jí)總監(jiān)Helen Xu

 

作為全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)排名第一、全球汽車電子市場(chǎng)排名第二的廠商，英飛凌是目前唯一一家可提供從低壓12V、48V、弱混、中混、強(qiáng)混、插電式到純電動(dòng)汽車所有電壓區(qū)間汽車級(jí)功率半導(dǎo)體及模塊的供應(yīng)商。如何幫助中國新能源車企實(shí)現(xiàn)彎道超車？英飛凌對(duì)中國新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展有何建議？借“英飛凌高校日”活動(dòng)舉辦之際，徐輝接受了本刊的采訪。

 

IGBT那么多，如何做到脫穎而出？

 

眾所周知，高功率密度、高壓、大電流IGBT功率模塊是逆變器里最核心的部件，它的功率密度越高，電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則越緊湊，在相同體積下就能發(fā)揮更大功率。資料顯示，英飛凌HybridPACKTM系列功率模塊在650V高壓下可提供200A、400A、600A和800A的交流有效電流，功率密度比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高出30%到40%，而構(gòu)成IGBT的溝槽和場(chǎng)截止(trench+field-stop)單元厚度只有40μm，從而大幅降低開關(guān)損耗，并將導(dǎo)通阻抗降低25%。獨(dú)有的300毫米IGBT晶圓產(chǎn)量則是6英寸的4倍。

 

另一方面，由于所有的功率轉(zhuǎn)換都由IGBT執(zhí)行，所以器件本身沒有更多的空間來散熱，也不能通過增加風(fēng)扇等其他方式散熱，這就要求IGBT本身有很好的散熱功能。英飛凌通過創(chuàng)新的冷卻技術(shù)Pinfin，在器件上面增加了獨(dú)特的針尖式設(shè)計(jì)，從而得到了更多的散熱面積。此外，隨著開關(guān)頻率的提高，高效、快速、高溫能力強(qiáng)、可靠性高，高壓能達(dá)2500V的SiC功率半導(dǎo)體器件將會(huì)是更優(yōu)的選擇，可進(jìn)一步提高逆變器的效率。

三大研究項(xiàng)目將使電動(dòng)汽車輕便1/5，成本降低1/4

 

眾所周知，動(dòng)力總成系統(tǒng)電氣化令每輛汽車的半導(dǎo)體元件成本大幅增加。Strategy Analytics提供的數(shù)據(jù)顯示，2015年純電動(dòng)汽車的半導(dǎo)體元件成本將達(dá)到673美元，相比標(biāo)準(zhǔn)汽車297美元的成本高出約2.3倍。但得益于英飛凌75顆半導(dǎo)體元件，包括單片機(jī) AUDO特性、IGBT功率模塊HybridPACK 2、EiceDRIVER產(chǎn)品、CoolMOS高壓MOSFET等，寶馬純電動(dòng)車i3和i8就實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高效的電力傳動(dòng)。其他元件，例如安全氣囊控制裝置、LED照明模塊、轉(zhuǎn)向鎖定、擋風(fēng)玻璃雨刷和座椅安全帶卷筒等，也都來自英飛凌。

 

日前，由英飛凌引領(lǐng)開展的，總投資約6700萬歐元的三個(gè)研究項(xiàng)目(3Ccar、OSEM-EV和SilverStream)正在歐洲如火如荼的展開。據(jù)稱，三大項(xiàng)目將使下一代電動(dòng)汽車的電氣系統(tǒng)比原來緊湊和輕便約1/5，續(xù)航距離更遠(yuǎn)，同時(shí)成本降低大約1/4。其中，集成式復(fù)雜度控制組件(3Ccar)項(xiàng)目旨在進(jìn)一步增強(qiáng)汽車系統(tǒng)的可靠性，以滿足日益復(fù)雜的汽車的需求；電動(dòng)汽車優(yōu)化和系統(tǒng)化能源管理(OSEM-EV)項(xiàng)目的開展，將使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程得到增長。該項(xiàng)目的12位合作伙伴將集中研究智能熱管理，其中包括電氣驅(qū)動(dòng)裝置的冷卻系統(tǒng)、電池壽命和高效能源再生；SilverStream項(xiàng)目則旨在開發(fā)價(jià)格較低的緊湊型電動(dòng)汽車。

 

 

新能源車將是中國汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車的最好機(jī)會(huì)

 

徐輝認(rèn)為，中國企業(yè)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)方面超過外商是很難的，但中國目前在電機(jī)、電控、電池的生產(chǎn)制造和設(shè)計(jì)能力都和國際持平，新能源車將是中國實(shí)現(xiàn)彎道超車，或者至少有自主研發(fā)能力的最好體現(xiàn)。

 

以比亞迪和奔馳合資的“騰勢(shì)”電動(dòng)車為例。由于比亞迪最核心的技術(shù)來自電池制造，因此他們希望能用更強(qiáng)大的電池實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航里程，而這就需要具備更高電壓的IGBT模塊。徐輝說，英飛凌專門為比亞迪定制了一款1200V IGBT產(chǎn)品，用以支持騰勢(shì)的投產(chǎn)。“比亞迪的垂直整合能力是本土車廠里做得最好的，所以他們也是亞太地區(qū)唯一一家由英飛凌提供晶圓，而由自己生產(chǎn)模塊的廠商，我們?cè)谶@方面提供了非常強(qiáng)大的支持。”

 

新能源汽車在中國推廣的難點(diǎn)是什么？

 

相比混動(dòng)汽車，純電動(dòng)和插電式汽車由于在中國市場(chǎng)得到了有可能是“全球最強(qiáng)有力的政府補(bǔ)貼”，導(dǎo)致它們的價(jià)格已經(jīng)接近，甚至低于傳統(tǒng)汽車，這對(duì)消費(fèi)者來說絕對(duì)是個(gè)福音。但“中國市場(chǎng)更大的挑戰(zhàn)來自于充電樁體系的建設(shè)與支持，因?yàn)檫@左右著消費(fèi)者的信心。”徐輝強(qiáng)調(diào)說，“充電樁建設(shè)一定要有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這是中國政府必須要推進(jìn)的一件事情，否則各自為政，很難讓充電樁實(shí)現(xiàn)最低成本，自然也難以普及。”此外，充電樁是否能夠以最大效率給不同電壓的車型充電，也是一個(gè)問題。

 

 

汽車無線充電，靠不靠譜？

 

對(duì)于汽車來講，無線充電更加復(fù)雜，因?yàn)楸仨氁紤]無線充電設(shè)備的鋪設(shè)，以及當(dāng)前只有30%-40%的充電效率。徐輝表示盡管她個(gè)人很看好無線充電的發(fā)展前景，但當(dāng)前更穩(wěn)妥的方式依然是有線充電，等電動(dòng)汽車普及到一定程度之后，才能再去規(guī)劃和投資汽車無線充電。

 

電動(dòng)汽車的智能化和傳統(tǒng)汽車的智能化有什么差別？

 

從基本原理來講，除了把傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)變成電池、電機(jī)、電控外，其他系統(tǒng)都一樣，只是需要多做一些EMC方面的工作，以保證智能系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)之間不會(huì)相互干擾。

 

智能化和電動(dòng)化其實(shí)是相互促進(jìn)的。如果智能化走在前面，電動(dòng)化也會(huì)隨之更快地發(fā)展，反之亦然。例如有了電池，空調(diào)和娛樂系統(tǒng)就都可以用電池來供電，不再需要發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，而且這些電氣化的基礎(chǔ)設(shè)施可以讓控制器功能的集成度更高。所以英飛凌認(rèn)為電動(dòng)化是推動(dòng)智能化前行的重要力量，會(huì)讓智能化更簡(jiǎn)單。為什么樂視、小米這樣的廠商也聲稱要做電動(dòng)車，因?yàn)殡妱?dòng)車加智能化是他們最簡(jiǎn)單的選擇。