2023汽车半导体生态峰会 芯动半导体伍刚:车规功率存在三大发展趋势

时间: 2023-12-23 01:24:34 |   作者: 产品中心

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  以“链启芯程 · 智造未来”为主题的“2023汽车半导体生态峰会暨全世界汽车电子博览会”,由广东省工业和信息化厅、深圳市工业和信息化局、中国能源汽车传播集团指导,《中国汽车报》社主办,爱集微承办,于2023年9月26日至27日在深圳福田会议中心隆重召开。

  本届峰会坚持行业领袖峰会的高端定位,全面助力产业间深层次地融合与创新,推动上下游产业链伙伴携手合作,共同构建具有全球竞争力的汽车科学技术创新新生态。

  峰会现场,多领域、多视角开展的20场特色活动,囊括主峰会、技术研讨、项目路演、专业展览、交流盛宴等,汇聚政、产、学、研、用、投等多个产业圈层,围绕全球及中国汽车半导体产业热点展开交流,峰会重点聚焦新技术、新趋势,深入剖析汽车半导体各细致划分领域的发展机遇和挑战,近百个精彩纷呈的演讲,共同呈现出一幅专业而全面的思维图景。

  在9月26日举办的“动力总成专场”上,无锡芯动半导体科技有限公司产品线总监伍刚进行了题为《车规级功率模块产品发展的新趋势》的精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:

  伍刚:尊敬的各位专家好,我是来自无锡芯动半导体的伍刚,我今天的主题主要围绕新能源对功率模块的需求,车规功率模块现状以及发展的新趋势做一个分享。

  首先,新能源汽车对功率模块的需求上,中国汽车市场相对来讲发展比较稳健,整个市场出现较大变革,传统燃油车销量和市场渗透率逐年降低,新能源汽车销量和渗透率逐年提升,预计今年新能源汽车市场销量预计到850万辆,市场渗透率达35%。特别是今年上海车展,燃油车车型114款,新能源车型172款,新能源大大盖过了燃油车。

  电动化会带来整个功率价值量和市场容量的提升。根据 Strategy Analytics 数据,在传统燃油车时代,功率市场在整车半导体的价值量占比原先仅21%,转向电动车之后,价值量升到55%,到2025年整个功率模块市场容量将达到52亿美元,年均增长达到27%。市场持续的增长也驱动着相应产业不断加码投入和相应技术创新。

  技术创新的源头还是源于客户的真实需求。能够正常的看到,用户对于整车的需求就是动力性、舒适性、可靠性、低成本。电驱的需求就是高能效、高功率密度、低振动噪声和低成本。对于模块的要求就是低损耗、小尺寸、高频率以及低功率成本。

  目前整个车规功率模块的现状是,主流是80千瓦~350千瓦的车型。大部分厂家还是延用成熟的HPD封装,针对大功率的车型更多就是在上面做一些细微改动。但是这个封装是不足以满足对于功率器件相应的需求。

  车规功率器件未来的发展的新趋势主要有三种。一是从标准的产品到定制化的塑封产品转变,有功率密度提高、效率提高、单位功率成本降低、单位功率成本降低四个优点。

  二是碳化硅材料应用。本身碳化硅器件拥有高压、高温、高频特性,其本身就是一个单极性器件,开关损耗比硅低不少。我们这边一个器件比硅低30%。但目前限制碳化硅发展的因素主要还是成本,碳化硅生产、加工的效率和良率、材料硬度目前是需要突破的问题。碳化硅在车载应用上,不管是400V还是800V,碳化硅高效的覆盖比硅更广,特别是针对800V。针对不同速度段,400V电桥低速碳化硅下降3个百分点,中高速下降1个百分点;800V能提高到4.5个百分点。在频率上,如果10k的开关频率提升至30k,相对来讲碳化硅增加的幅度有限,会限制器件大电流的输出。另外,碳化硅的优势是带来更小的体积,以200千瓦控制器为例,如果换成碳化硅的芯片面积是原来的三分之一,可以推动整个封装尺寸的减少,带来总系统体积的减少。

  预计到2025年碳化硅模块的成本是IGBT 2.5~3倍左右。2027年这一差距会促进缩小到2倍左右。目前来看,这个成本还是偏高的,对于整车来讲,更多需要在系统层面评估碳化硅带来的更高的价值。综合来算,400V的电桥,以0.7元/瓦时测算,550公里是一个平衡点,超过500公里用碳化硅比较划算。800V平台的提升越来越明显。800V平台下,其CLTC能提高7.9%。

  趋势三是从单一器件到混合器件。我们推断,未来有一部分车企将采用混合方案,针对超高的性价比这样的车型发挥IGBT大电流的优势和碳化硅高效率的优势,可以有一个超高的性价比的方案。

  总结一下,第一个就是未来碳化硅和IGBT将是相辅相成的。另外,塑封的产品也是互相兼容。目前来讲,罐封产品很成熟,优化空间较小,未来罐封和塑封会持续存在。最后,成本还是永恒的话题。无论IGBT还是碳化硅,不管是塑封还是罐封,产品要面向大规模商业化应用,还是要逐步的提升产品性价比,给用户带来更多价值。

  最后再向大家粗略地介绍一下芯动半导体,公司正式成立于2022年11月,到目前未知已有100多人的规模,业务从新能源汽车逐步拓展光储充等泛新能源领域。今年2月,芯动半导体在无锡锡山区封测基地正式奠基,项目整体投资8个亿,规划产能120万套,目前厂房主体已经封顶,8月14日首批设备入场,并将在近期完成调试小批量试装。工厂整体预计今年年底实现量产。目前,芯动半导体拥有上海研发中心,无锡封测基地和保定做为车规产品的应用中心,并在法兰克福有面向全球的开发团队。业务布局上,IGBT、SiC的产品均有,封装从灌封到塑封,包括塑封半桥、塑封全桥各类封装形式。目前来讲我们塑封全桥的优势对于客户安装来讲拥有相对应的优势。此外,芯动设计的底板可以兼容原先的产品。针对光伏、储能和充电桩领域有模块产品,包括1200V的碳化硅器件。

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