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(fǎng)德國時(shí)，專(zhuān)程前往慕尼黑英飛凌總部，就兩國在電動(dòng)汽車(chē)、智能制造等領(lǐng)域進(jìn)行戰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)有限公司中國區汽車(chē)電子業(yè)務(wù)負責人及高級總監徐輝說(shuō)，訪(fǎng)問(wèn)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，幫助中國企業(yè)實(shí)現跨越式發(fā)展。

 

 

英飛凌高級總監Helen Xu

 

作為全球功率半導體市場(chǎng)排名第一、全球汽車(chē)電子市場(chǎng)排名第二的廠(chǎng)商，英飛凌是目前唯一一家可提供從低壓12V、48V、弱混、中混、強混、插電式到純電動(dòng)汽車(chē)所有電壓區間汽車(chē)級功率半導體及模塊的供應商。如何幫助中國新能源車(chē)企實(shí)現彎道超車(chē)？英飛凌對中國新能源汽車(chē)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(fǎng)。

 

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，電力驅動(dòng)系統的設計則越緊湊，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，功率密度比競爭對手高出30%到40%，而構成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(kāi)關(guān)損耗，并將導通阻抗降低25%。獨有的300毫米IGBT晶圓產(chǎn)量則是6英寸的4倍。

 

另一方面，由于所有的功率轉換都由IGBT執行，所以器件本身沒(méi)有更多的空間來(lái)散熱，也不能通過(guò)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(guò)創(chuàng )新的冷卻技術(shù)Pinfin，在器件上面增加了獨特的針尖式設計，從而得到了更多的散熱面積。此外，隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的提高，高效、快速、高溫能力強、可靠性高，高壓能達2500V的SiC功率半導體器件將會(huì )是更優(yōu)的選擇，可進(jìn)一步提高逆變器的效率。

三大研究項目將使電動(dòng)汽車(chē)輕便1/5，成本降低1/4

 

眾所周知，動(dòng)力總成系統電氣化令每輛汽車(chē)的半導體元件成本大幅增加。Strategy Analytics提供的數據顯示，2015年純電動(dòng)汽車(chē)的半導體元件成本將達到673美元，相比標準汽車(chē)297美元的成本高出約2.3倍。但得益于英飛凌75顆半導體元件，包括單片機 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(chē)i3和i8就實(shí)現了經(jīng)濟高效的電力傳動(dòng)。其他元件，例如安全氣囊控制裝置、LED照明模塊、轉向鎖定、擋風(fēng)玻璃雨刷和座椅安全帶卷筒等，也都來(lái)自英飛凌。

 

日前，由英飛凌引領(lǐng)開(kāi)展的，總投資約6700萬(wàn)歐元的三個(gè)研究項目(3Ccar、OSEM-EV和SilverStream)正在歐洲如火如荼的展開(kāi)。據稱(chēng)，三大項目將使下一代電動(dòng)汽車(chē)的電氣系統比原來(lái)緊湊和輕便約1/5，續航距離更遠，同時(shí)成本降低大約1/4。其中，集成式復雜度控制組件(3Ccar)項目旨在進(jìn)一步增強汽車(chē)系統的可靠性，以滿(mǎn)足日益復雜的汽車(chē)的需求；電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)化和系統化能源管理(OSEM-EV)項目的開(kāi)展，將使電動(dòng)汽車(chē)的續航里程得到增長(cháng)。該項目的12位合作伙伴將集中研究智能熱管理，其中包括電氣驅動(dòng)裝置的冷卻系統、電池壽命和高效能源再生；SilverStream項目則旨在開(kāi)發(fā)價(jià)格較低的緊湊型電動(dòng)汽車(chē)。

 

 

新能源車(chē)將是中國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)實(shí)現彎道超車(chē)的最好機會(huì )

 

徐輝認為，中國企業(yè)在傳統內燃機方面超過(guò)外商是很難的，但中國目前在電機、電控、電池的生產(chǎn)制造和設計能力都和國際持平，新能源車(chē)將是中國實(shí)現彎道超車(chē)，或者至少有自主研發(fā)能力的最好體現。

 

以比亞迪和奔馳合資的“騰勢”電動(dòng)車(chē)為例。由于比亞迪最核心的技術(shù)來(lái)自電池制造，因此他們希望能用更強大的電池實(shí)現更長(cháng)的續航里程，而這就需要具備更高電壓的IGBT模塊。徐輝說(shuō)，英飛凌專(zhuān)門(mén)為比亞迪定制了一款1200V IGBT產(chǎn)品，用以支持騰勢的投產(chǎn)。“比亞迪的垂直整合能力是本土車(chē)廠(chǎng)里做得最好的，所以他們也是亞太地區唯一一家由英飛凌提供晶圓，而由自己生產(chǎn)模塊的廠(chǎng)商，我們在這方面提供了非常強大的支持。”

 

新能源汽車(chē)在中國推廣的難點(diǎn)是什么？

 

相比混動(dòng)汽車(chē)，純電動(dòng)和插電式汽車(chē)由于在中國市場(chǎng)得到了有可能是“全球最強有力的政府補貼”，導致它們的價(jià)格已經(jīng)接近，甚至低于傳統汽車(chē)，這對消費者來(lái)說(shuō)絕對是個(gè)福音。但“中國市場(chǎng)更大的挑戰來(lái)自于充電樁體系的建設與支持，因為這左右著(zhù)消費者的信心。”徐輝強調說(shuō)，“充電樁建設一定要有統一標準，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(chē)型充電，也是一個(gè)問(wèn)題。

 

 

汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電，靠不靠譜？

 

對于汽車(chē)來(lái)講，無(wú)線(xiàn)充電更加復雜，因為必須要考慮無(wú)線(xiàn)充電設備的鋪設，以及當前只有30%-40%的充電效率。徐輝表示盡管她個(gè)人很看好無(wú)線(xiàn)充電的發(fā)展前景，但當前更穩妥的方式依然是有線(xiàn)充電，等電動(dòng)汽車(chē)普及到一定程度之后，才能再去規劃和投資汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電。

 

電動(dòng)汽車(chē)的智能化和傳統汽車(chē)的智能化有什么差別？

 

從基本原理來(lái)講，除了把傳統的發(fā)動(dòng)機變成電池、電機、電控外，其他系統都一樣，只是需要多做一些EMC方面的工作，以保證智能系統和電氣系統之間不會(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，空調和娛樂(lè )系統就都可以用電池來(lái)供電，不再需要發(fā)動(dòng)機來(lái)驅動(dòng)，而且這些電氣化的基礎設施可以讓控制器功能的集成度更高。所以英飛凌認為電動(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(lè )視、小米這樣的廠(chǎng)商也聲稱(chēng)要做電動(dòng)車(chē)，因為電動(dòng)車(chē)加智能化是他們最簡(jiǎn)單的選擇。