從功率半導(dǎo)體到IGBT

功率半導(dǎo)體器件也被稱(chēng)作電力電子器件或功率器件，它是具有包括變頻、變壓、變流、功率管理等功率管理能力的一種特殊開(kāi)關(guān)。在計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子、新能源、汽車(chē)、工業(yè)制造、等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。今天SPEA和大家重點(diǎn)介紹下功率器件中的明星IGBT模塊。

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業(yè)內(nèi)通常將功率半導(dǎo)體開(kāi)器件分為三大類(lèi)：

二極管：開(kāi)關(guān)狀態(tài)由主電路（功率電路）自身控制，因此又稱(chēng)為一被動(dòng)開(kāi)關(guān)、不可控開(kāi)關(guān)。

可控硅：能夠被低功率的控制信號(hào)打開(kāi)，但只能由主電路（功率電路）自身來(lái)關(guān)斷而不能被控制信號(hào)關(guān)斷，因此又被稱(chēng)為半可控開(kāi)關(guān)。

可控開(kāi)關(guān)：半導(dǎo)體可控開(kāi)關(guān)包括GTO、IGCT、GTR、IGBT、VMOS等

在功率器件中，IGBT模塊備受各行業(yè)青睞，甚至還入選了我國(guó)重大科技專(zhuān)項(xiàng)重點(diǎn)扶持項(xiàng)目。它兼具MOSFET（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）及BJT（雙極型三極管）兩類(lèi)器件優(yōu)勢(shì)，開(kāi)關(guān)速度快、輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)損耗小、導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小，在高壓、大電流、高速等方面同樣優(yōu)勢(shì)明顯。

IGBT功率半導(dǎo)體的主要引用領(lǐng)域有哪些？

IGBT模塊可以分為低壓（600V以下），中壓（600V-1200V）和？壓（1200V-6700V），IGBT主要用于變頻器逆變和其他逆變電路。將直流電壓逆變成頻率可調(diào)的交流電。它有陰極，陽(yáng)極，和控制極。關(guān)斷的時(shí)候其阻抗是非常大的基本是斷路，接通的時(shí)候存在很小的電阻，通過(guò)接通或斷開(kāi)控制極來(lái)控制陰極和陽(yáng)極之間的接通和關(guān)斷。其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：

1、新能源汽車(chē)

在新能源汽車(chē)中，IGBT模塊是電動(dòng)汽車(chē)及充電樁等設(shè)備的核心技術(shù)部件。IGBT模塊占電動(dòng)汽車(chē)成本將近5％，占充電樁成本約20％。IGBT主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域中以下幾個(gè)方面：

A、電動(dòng)控制系統(tǒng)大功率直流／交流（DC／AC）逆變后驅(qū)動(dòng)汽車(chē)電機(jī)。

B、車(chē)載空調(diào)控制系統(tǒng)小功率直流／交流（DC／AC）逆變，使用電流較小的IGBT和FRD。

C、充電樁智能充電樁中IGBT模塊被作為開(kāi)關(guān)元件使用。

2、軌道交通

IGBT器件已成為軌道交通車(chē)輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。交流傳動(dòng)技術(shù)是現(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一，在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中牽引變流器是關(guān)鍵部件，而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一

3、電網(wǎng)及家電

電網(wǎng)系統(tǒng)在朝著智能化方向發(fā)展，智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端與IGBT聯(lián)系密切，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件，此外IGBT是電力電子變壓器（PET）的關(guān)鍵器件。在家電中，微波爐、LED照明驅(qū)動(dòng)等對(duì)于IGBT需求也在持續(xù)提升。

4、光伏產(chǎn)業(yè)

IGBT是光伏逆變器、儲(chǔ)能逆變器的核心器件。IGBT模塊占光伏逆變器價(jià)值量的15%至20%，不同的光伏電站需要的IGBT產(chǎn)品略有不同，比如集中式光伏主要采用IGBT模塊，而分部式光伏主要采用IGBT單管或模塊。

IGBT原理與技術(shù)

IGBT是什么？

IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由（BJT）雙極型三極管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（MOS）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有（MOSFET）金氧半場(chǎng)效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管（GTR）的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。 GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；（因?yàn)閂be=0.7V,而Ic可以很大（跟PN結(jié)材料和厚度有關(guān)）） MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。（因?yàn)镸OS管有Rds，如果Ids比較大，就會(huì)導(dǎo)致Vds很大） IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。 IGBT最主要的作用就是把高壓直流變?yōu)榻涣鳎约白冾l。（所以用在電動(dòng)車(chē)上比較多）

2.IGBT的工作原理 忽略復(fù)雜的半導(dǎo)體物理推導(dǎo)過(guò)程，下面是簡(jiǎn)化后的工作原理。 IGBT有N溝道型和P溝道型兩種，主流的N溝道IGBT的電路圖符號(hào)及其等效電路如下：

所以整個(gè)過(guò)程就很簡(jiǎn)單： 當(dāng)柵極G為高電平時(shí)，NMOS導(dǎo)通，所以PNP的CE也導(dǎo)通，電流從CE流過(guò)。 當(dāng)柵極G為低電平時(shí)，NMOS截止，所以PNP的CE截止，沒(méi)有電流流過(guò)。

IGBT與MOSFET不同，內(nèi)部沒(méi)有寄生的反向二極管，因此在實(shí)際使用中(感性負(fù)載)需要搭配適當(dāng)?shù)目旎謴?fù)二極管。

3.IGBT的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1、具有更高的電壓和電流處理能力。 2、極高的輸入阻抗。 3、可以使用非常低的電壓切換非常高的電流。 4、電壓控制裝置，即它沒(méi)有輸入電流和低輸入損耗。 5、柵極驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單且便宜，降低了柵極驅(qū)動(dòng)的要求 6、通過(guò)施加正電壓可以很容易地打開(kāi)它，通過(guò)施加零電壓或稍微負(fù)電壓可以很容易地關(guān)閉它。 7、具有非常低的導(dǎo)通電阻。 8、具有高電流密度，使其能夠具有更小的芯片尺寸。 9、具有比 BJT 和 MOS 管更高的功率增益。 10、具有比 BJT 更高的開(kāi)關(guān)速度。 11、可以使用低控制電壓切換高電流電平。 12、雙極性質(zhì)，增強(qiáng)了傳導(dǎo)性。 13、安全可靠。 缺點(diǎn)： 1、開(kāi)關(guān)速度低于 MOS管。 2、因?yàn)槭菃蜗虻模跊](méi)有附加電路的情況下無(wú)法處理AC波形。 3、不能阻擋更高的反向電壓。 4、比 BJT 和 MOS管價(jià)格更高。 5、類(lèi)似于晶閘管的P-N-P-N結(jié)構(gòu)，因此它存在鎖存問(wèn)題 4.IGBT的主要參數(shù) （1）集電極-發(fā)射極額定電壓UCES是IGBT在截止?fàn)顟B(tài)下集電極與發(fā)射極之間能夠承受的最大電壓，一般UCES小于或等于器件的雪崩擊穿電壓。 （2）柵極-發(fā)射極額定電壓UGE是IGBT柵極與發(fā)射極之間允許施加的最大電壓，通常為20V。柵極的電壓信號(hào)控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，其電壓不可超過(guò)UGE。 （3）集電極額定電流IC是IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，允許持續(xù)通過(guò)的最大電流。 （4）集電極-發(fā)射極飽和電壓UCE是IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，集電極與發(fā)射極之間的電壓降。該值越小，則管子的功率損耗越小。 （5）開(kāi)關(guān)頻率在IGBT的使用說(shuō)明書(shū)中，開(kāi)關(guān)頻率是以開(kāi)通時(shí)間tON、下降時(shí)間t1和關(guān)斷時(shí)間tOFF給出的，根據(jù)這些參數(shù)可估算出IGBT的開(kāi)關(guān)頻率，一般可達(dá)30～40kHz。在變頻器中，實(shí)際使用的載波頻率大多在15kHz以下。 6.IGBT的靜態(tài)特性曲線(xiàn) IGBT靜態(tài)特性曲線(xiàn)包括轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)和輸出特性曲線(xiàn)：其中左側(cè)用于表示IC-VGE關(guān)系的曲線(xiàn)叫做轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)，右側(cè)表示IC-VCE關(guān)系的曲線(xiàn)叫做輸出特性曲線(xiàn)。

（1）轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn) IGBT的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)是指輸出集電極電流IC與柵極-發(fā)射極電壓VGE之間的關(guān)系曲線(xiàn)。 為了便于理解，這里我們可通過(guò)分析MOSFET來(lái)理解IGBT的轉(zhuǎn)移特性。 當(dāng)VGS=0V時(shí)，源極S和漏極D之間相當(dāng)于存在兩個(gè)背靠背的pn結(jié)，因此不論漏極-源極電壓VDS之間加多大或什么極性的電壓，總有一個(gè)pn結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏、源極間沒(méi)有導(dǎo)電溝道，器件無(wú)法導(dǎo)通，漏極電流ID為N+PN+管的漏電流，接近于0。 當(dāng)0

這里MOSFET的柵源電壓VGS類(lèi)似于IGBT的柵射電壓VGE，漏極電流ID類(lèi)似于IGBT的集電極電流IC。IGBT中，當(dāng)VGE≥VGE（th）時(shí)，IGBT表面形成溝道，器件導(dǎo)通。 （2）輸出特性曲線(xiàn) IGBT的輸出特性通常表示的是以柵極-發(fā)射極電壓VGE為參變量時(shí)，漏極電流IC和集電極-發(fā)射極電壓VCE之間的關(guān)系曲線(xiàn)。

由于IGBT可等效理解為MOSFET和PNP的復(fù)合結(jié)構(gòu)，它的輸出特性曲線(xiàn)與MOSFET強(qiáng)相關(guān)，因此這里我們依舊以MOSFET為例來(lái)講解其輸出特性。

其中當(dāng)VDS>0且較小時(shí)，ID隨著VDS的增大而增大，這部分區(qū)域在MOSFET中稱(chēng)為可變電阻區(qū)，在IGBT中稱(chēng)為非飽和區(qū)；

當(dāng)VDS繼續(xù)增大，ID-VDS的斜率逐漸減小為0時(shí)，該部分區(qū)域在MOSFET中稱(chēng)為恒流區(qū)，在IGBT中稱(chēng)為飽和區(qū)；

當(dāng)VDS增加到雪崩擊穿時(shí)，該區(qū)域在MOSFET和IGBT中都稱(chēng)為擊穿區(qū)。

IGBT的柵極-發(fā)射極電壓VGE類(lèi)似于MOSFET的柵極-源極電壓VGS，集電極電流IC類(lèi)似于漏極電流ID，集電極-發(fā)射極電壓VCE類(lèi)似于漏源電壓VDS。

MOSFET與IGBT在線(xiàn)性區(qū)之間存在差異（紅框所標(biāo)位置）。

這主要是由于IGBT在導(dǎo)通初期，發(fā)射極P+/N-結(jié)需要約為0.7V的電壓降使得該結(jié)從零偏轉(zhuǎn)變?yōu)檎鶎?dǎo)致的。 6.IGBT如何選型 （1）IGBT額定電壓的選擇 三相380V輸入電壓經(jīng)過(guò)整流和濾波后，直流母線(xiàn)電壓的最大值：在開(kāi)關(guān)工作的條件下，IGBT的額定電壓一般要求高于直流母線(xiàn)電壓的兩倍，根據(jù)IGBT規(guī)格的電壓等級(jí)，選擇1200V電壓等級(jí)的IGBT。 （2）IGBT額定電流的選擇 以30kW變頻器為例，負(fù)載電流約為79A，由于負(fù)載電氣啟動(dòng)或加速時(shí)，電流過(guò)載，一般要求1分鐘的時(shí)間內(nèi)，承受1.5倍的過(guò)流，擇最大負(fù)載電流約為119A ，建議選擇150A電流等級(jí)的IGBT。 （3）IGBT開(kāi)關(guān)參數(shù)的選擇 變頻器的開(kāi)關(guān)頻率一般小于10kHZ，而在實(shí)際工作的過(guò)程中，IGBT的通態(tài)損耗所占比重比較大，建議選擇低通態(tài)型IGBT。 （4）影響IGBT可靠性因素 （1）柵電壓 IGBT工作時(shí)，必須有正向柵電壓，常用的柵驅(qū)動(dòng)電壓值為15～187，最高用到20V， 而棚電壓與柵極電阻Rg有很大關(guān)系，在設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路時(shí)， 參考IGBT Datasheet中的額定Rg值，設(shè)計(jì)合適驅(qū)動(dòng)參數(shù)，保證合理正向柵電壓。因?yàn)镮GBT的工作狀態(tài)與正向棚電壓有很大關(guān)系，正向柵電壓越高，開(kāi)通損耗越小，正向壓降也咯小。 在橋式電路和大功率應(yīng)用情況下，為了避免干擾，在IGBT關(guān)斷時(shí)，柵極加負(fù)電壓，一般在-5- 15V，保證IGBT的關(guān)斷，避免Miller效應(yīng)影響。 （2）Miller效應(yīng) 為了降低Miller效應(yīng)的影響，在IGBT柵驅(qū)動(dòng)電路中采用改進(jìn)措施： (1)開(kāi)通和關(guān)斷采用不同柵電阻Rg,ON和Rg,off，確保IGBT的有效開(kāi)通和關(guān)斷; (2)柵源間加電容c，對(duì)Miller效應(yīng)產(chǎn)生的電壓進(jìn)行能量泄放; (3)關(guān)斷時(shí)加負(fù)柵壓。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，采用三者合理組合，對(duì)改進(jìn)Mille r效應(yīng)的效果更佳。 7.IGBT的應(yīng)用 （IGBT最主要的作用就是高壓直流轉(zhuǎn)交流，以及變頻） 1、新能源汽車(chē)
IGBT是電動(dòng)汽車(chē)及充電樁等設(shè)備的核心技術(shù)部件，在電動(dòng)汽車(chē)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，主要作用于電動(dòng)車(chē)汽車(chē)的充電樁、電動(dòng)控制系統(tǒng)以及車(chē)載空調(diào)控制系統(tǒng)。
（1）電動(dòng)控制系統(tǒng)
作用于大功率直流/交流(DC/AC)逆變后汽車(chē)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；
（2）車(chē)載空調(diào)控制系統(tǒng)
作用于小功率直流/交流(DC/AC)的逆變；
（3）充電樁
智能充電樁中被作為開(kāi)關(guān)元件使用； 2、智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端均需使用IGBT。
（1）發(fā)電端
風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需使用IGBT。
（2）輸電端
特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需大量使用IGBT。
（3）變電端
IGBT是電力電子變壓器的關(guān)鍵器件。
（4）用電端
家用白電、 微波爐、LED照明驅(qū)動(dòng)等都對(duì)IGBT有大量的需求。 3、軌道交通
眾所周知，交流傳動(dòng)技術(shù)是現(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一，在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中牽引變流器是關(guān)鍵部件，而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一，可以說(shuō)該器件已成為軌道交通車(chē)輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。 車(chē)載IGBT的模塊封裝與流程 近些年，電動(dòng)汽車(chē)的蓬勃發(fā)展帶動(dòng)了功率模塊封裝技術(shù)的更新迭代。目前電動(dòng)汽車(chē)主逆變器功率半導(dǎo)體技術(shù)，代表著中等功率模塊技術(shù)的先進(jìn)水平，高可靠性、高功率密度并且要求成本競(jìng)爭(zhēng)力是其首先需要滿(mǎn)足的要求。

功率器件模塊封裝結(jié)構(gòu)演進(jìn)趨勢(shì) ?

IGBT作為重要的電力電子的核心器件，其可靠性是決定整個(gè)裝置安全運(yùn)行的最重要因素。由于IGBT采取了疊層封裝技術(shù)，該技術(shù)不但提高了封裝密度，同時(shí)也縮短了芯片之間導(dǎo)線(xiàn)的互連長(zhǎng)度，從而提高了器件的運(yùn)行速率。傳統(tǒng)Si基功率模塊封裝存在寄生參數(shù)過(guò)高，散熱效率差的問(wèn)題，這主要是由于傳統(tǒng)封裝采用了引線(xiàn)鍵合和單邊散熱技術(shù)，針對(duì)這兩大問(wèn)題，SiC功率模塊封裝在結(jié)構(gòu)上采用了無(wú)引線(xiàn)互連（wireless interconnection）和雙面散熱（double-side cooling）技術(shù)，同時(shí)選用了導(dǎo)熱系數(shù)更好的襯底材料，并嘗試在模塊結(jié)構(gòu)中集成去耦電容、溫度/電流傳感器以及驅(qū)動(dòng)電路等，研發(fā)出了多種不同的模塊封裝技術(shù)。

直接導(dǎo)線(xiàn)鍵合結(jié)構(gòu)（DLB）

直接導(dǎo)線(xiàn)鍵合結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)就是利用焊料，將銅導(dǎo)線(xiàn)與芯片表面直接連接在一起，相對(duì)引線(xiàn)鍵合技術(shù)，該技術(shù)使用的銅導(dǎo)線(xiàn)可有效降低寄生電感，同時(shí)由于銅導(dǎo)線(xiàn)與芯片表面互連面積大，還可以提高互連可靠性。三菱公司利用該結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的IGBT模塊，相比引線(xiàn)鍵合模塊內(nèi)部電感降低至57%，內(nèi)部引線(xiàn)電阻減小一半。

DLB結(jié)構(gòu)

SKiN結(jié)構(gòu)

SKiN模塊結(jié)構(gòu)也是一種無(wú)引線(xiàn)鍵合的結(jié)構(gòu)，它采用了雙層柔軟的印刷線(xiàn)路板同時(shí)用于連接MOSFET和用作電流通路。

SKiN結(jié)構(gòu) 2.5D和3D模塊封裝結(jié)構(gòu)

為進(jìn)一步降低寄生效應(yīng)，使用多層襯底的2.5D和3D模塊封裝結(jié)構(gòu)被開(kāi)發(fā)出來(lái)用于功率芯片之間或者功率芯片與驅(qū)動(dòng)電路之間的互連。在2.5D結(jié)構(gòu)中，不同的功率芯片被焊接在同一塊襯底上，而芯片間的互連通過(guò)增加的一層轉(zhuǎn)接板中的金屬連線(xiàn)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)接板與功率芯片靠得很近，需要使用耐高溫的材料，低溫共燒陶瓷（LTCC）轉(zhuǎn)接板常被用于該結(jié)構(gòu)，下圖為一種2.5D模塊封裝結(jié)構(gòu)。

2.5D模塊封裝結(jié)構(gòu) 而在3D模塊封裝結(jié)構(gòu)中，兩塊功率芯片或者功率芯片和驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)金屬通孔或凸塊實(shí)現(xiàn)垂直互連，下圖是一種利用緊壓工藝（Press-Pack）實(shí)現(xiàn)的3D模塊封裝，這種緊壓工藝采用直接接觸的方式而不是引線(xiàn)鍵合或者焊接方式實(shí)現(xiàn)金屬和芯片間的互連，該結(jié)構(gòu)包含3層導(dǎo)電導(dǎo)熱的平板，平板間放置功率芯片，平板的尺寸由互連的芯片尺寸以及芯片表面需要互連的版圖結(jié)構(gòu)確定，整個(gè)結(jié)構(gòu)的厚度一般小于5mm。

采用緊壓工藝的3D模塊封裝結(jié)構(gòu) 下圖是另一種3D模塊封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)低溫共燒陶瓷工藝，實(shí)現(xiàn)了功率芯片和驅(qū)動(dòng)電路的垂直互連，該結(jié)構(gòu)還可以方便地將被動(dòng)元件集成在低溫共燒陶瓷襯底上。

? ? IGBT模塊封裝流程簡(jiǎn)介 ? 1、絲網(wǎng)印刷：將錫膏按設(shè)定圖形印刷于散熱底板和DBC銅板表面，為自動(dòng)貼片做好前期準(zhǔn)備 印刷效果； 2、自動(dòng)貼片：將IGBT芯片與FRED芯片貼裝于DBC印刷錫膏表面； 3、真空回流焊接：將完成貼片的DBC半成品置于真空爐內(nèi)，進(jìn)行回流焊接； 4、超聲波清洗：通過(guò)清洗劑對(duì)焊接完成后的DBC半成品進(jìn)行清洗，以保證IGBT芯片表面潔凈度滿(mǎn)足鍵合打線(xiàn)要求； 5、X-RAY缺陷檢測(cè)：通過(guò)X光檢測(cè)篩選出空洞大小符合標(biāo)準(zhǔn)的半成品，防止不良品流入下一道工序； 6、自動(dòng)鍵合：通過(guò)鍵合打線(xiàn)，將各個(gè)IGBT芯片或DBC間連結(jié)起來(lái)，形成完整的電路結(jié)構(gòu)； 7、激光打標(biāo)：對(duì)模塊殼體表面進(jìn)行激光打標(biāo)，標(biāo)明產(chǎn)品型號(hào)、日期等信息； 8、殼體塑封：對(duì)殼體進(jìn)行點(diǎn)膠并加裝底板，起到粘合底板的作用； 9、功率端子鍵合 10、殼體灌膠與固化：對(duì)殼體內(nèi)部進(jìn)行加注A、B膠并抽真空，高溫固化 ，達(dá)到絕緣保護(hù)作用； 11、封裝、端子成形：對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加裝頂蓋并對(duì)端子進(jìn)行折彎成形； 12、功能測(cè)試：對(duì)成形后產(chǎn)品進(jìn)行高低溫沖擊檢驗(yàn)、老化檢驗(yàn)后，測(cè)試IGBT靜態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù)以符合出廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn) IGBT 模塊成品。 功率半導(dǎo)體模塊封裝是其加工過(guò)程中一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它關(guān)系到功率半導(dǎo)體器件是否能形成更高的功率密度，能否適用于更高的溫度、擁有更高的可用性、可靠性，更好地適應(yīng)惡劣環(huán)境。功率半導(dǎo)體器件的封裝技術(shù)特點(diǎn)為：設(shè)計(jì)緊湊可靠、輸出功率大。其中的關(guān)鍵是使硅片與散熱器之間的熱阻達(dá)到最小，同樣使模塊輸人輸出接線(xiàn)端子之間的接觸阻抗最低。 IGBT在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用 當(dāng)前的新能源車(chē)的模塊系統(tǒng)由很多部分組成，如電池、VCU、BSM、電機(jī)等，但是這些都是發(fā)展比較成熟的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外的模塊廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)發(fā)了很多，但是有一個(gè)模塊需要引起行業(yè)內(nèi)的重視，那就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分最核心的元件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管芯片）。作為電力電子行業(yè)里的“CPU”，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是國(guó)際上公認(rèn)的電子革命中最具代表性的產(chǎn)品。將多個(gè)IGBT芯片集成封裝在一起形成IGBT模塊，其功率更大、散熱能力更強(qiáng)，在新能源汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的功用和影響。 ? 01什么是“三電系統(tǒng)”和“電驅(qū)系統(tǒng)”？

三電系統(tǒng)，即動(dòng)力電池（簡(jiǎn)稱(chēng)電池）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)電機(jī)）、電機(jī)控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)電控），也被人們成為三大件，加起來(lái)約占新能源車(chē)總成本的70%以上，是決定整車(chē)運(yùn)動(dòng)性能核心的組件。

電驅(qū)系統(tǒng)，我們一般簡(jiǎn)單把電機(jī)、電控、減速器，合稱(chēng)為電驅(qū)系統(tǒng)。

但嚴(yán)格定義上講，根據(jù)進(jìn)精電動(dòng)招股說(shuō)明書(shū)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括三大總成：驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成（將動(dòng)力電池的電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，是輸出動(dòng)力的來(lái)源）、控制器總成（基于功率半導(dǎo)體的硬件及軟件設(shè)計(jì)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并持續(xù)豐富其他控制功能）、傳動(dòng)總成（通過(guò)齒輪組降低輸出轉(zhuǎn)速提高輸出扭矩，以保證電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行在高效區(qū)間）。

圖：電驅(qū)系統(tǒng)示意圖

電驅(qū)系統(tǒng)工作：在駕駛新能源汽車(chē)時(shí)，電機(jī)控制器把動(dòng)力電池放出的直流電（DC）變?yōu)榻涣麟姡ˋC）（這個(gè)過(guò)程即逆變），讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)（主要是減速器）讓汽車(chē)的輪子跑起來(lái)。反過(guò)來(lái)，把車(chē)輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)到電池的過(guò)程就是動(dòng)能回收。電驅(qū)系統(tǒng)工作示意圖如下：

02、IGBT模塊究竟如何工作？

IGBT模塊的標(biāo)準(zhǔn)封裝形式是一個(gè)扁平的類(lèi)長(zhǎng)方體，下圖為HP1模塊的正上方視角，最外面白色的都是塑料外殼，底部是導(dǎo)熱散熱的金屬底板（一般是銅材料）。可以看到模塊外面還有非常多的端子和引腳，各自有自己的作用：

圖：HP1模塊等效電路圖

圖：HP1模塊等效電路圖

在電控模塊中，IGBT模塊是逆變器的最核心部件，總結(jié)其工作原理：

通過(guò)非通即斷的半導(dǎo)體特性，不考慮過(guò)渡過(guò)程和寄生效應(yīng)，我們將單個(gè)IGBT芯片看做一個(gè)理想的開(kāi)關(guān)。我們?cè)谀K內(nèi)部搭建起若干個(gè)IGBT芯片單元的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)，當(dāng)直流電通過(guò)模塊時(shí)，通過(guò)不同開(kāi)關(guān)組合的快速開(kāi)斷，來(lái)改變電流的流出方向和頻率，從而輸出得到我們想要的交流電。

03、IGBT模塊的生產(chǎn)流程

IGBT行業(yè)的門(mén)檻非常高。除了芯片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，IGBT模塊封裝測(cè)試的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)等環(huán)節(jié)同樣有著非常高的技術(shù)要求和工藝要求。

圖：IGBT標(biāo)準(zhǔn)封裝結(jié)構(gòu)橫切面

如上圖所示，可以看到IGBT模塊橫切面的界面，目前殼封工藝的模塊基本結(jié)構(gòu)都相差不大。IGBT模塊封裝的流程大致如下：

貼片→真空回流焊接→超聲波清洗→X-ray缺陷檢測(cè)→引線(xiàn)鍵合→靜態(tài)測(cè)試→二次焊接→殼體灌膠與固化→端子成形→功能測(cè)試（動(dòng)態(tài)測(cè)試、絕緣測(cè)試、反偏測(cè)試）

貼片，首先將IGBT wafer上的每一個(gè)die貼片到DBC上。DBC是覆銅陶瓷基板，中間是陶瓷，雙面覆銅，DBC類(lèi)似PCB起到導(dǎo)電和電氣隔離等作用，常用的陶瓷絕緣材料為氧化鋁（Al2O3）和氮化鋁（AlN）；

真空焊接，貼片后通過(guò)真空焊接將die與DBC固定，一般焊料是錫片或錫膏；

X-ray空洞檢測(cè)，需要檢測(cè)在敢接過(guò)程中出現(xiàn)的氣泡情況，即空洞，空洞的存在將會(huì)嚴(yán)重影響器件的熱阻和散熱效率，以致出現(xiàn)過(guò)溫、燒壞、爆炸等問(wèn)題。一般汽車(chē)IGBT模塊要求空洞率低于1%；

接下來(lái)是wire bonding工藝，用金屬線(xiàn)將die和DBC鍵合，使用最多的是鋁線(xiàn)，其他常用的包括銅線(xiàn)、銅帶、鋁帶；

中間會(huì)有一系列的外觀(guān)檢測(cè)、靜態(tài)測(cè)試，過(guò)程中有問(wèn)題的模塊直接報(bào)廢；

重復(fù)以上工序?qū)BC焊接和鍵合到銅底板上，然后是灌膠、封殼、激光打碼等工序；

出廠(chǎng)前會(huì)做最后的功能測(cè)試，包括電氣性能的動(dòng)態(tài)測(cè)試、絕緣測(cè)試、反偏測(cè)試等等。

04、常見(jiàn)的汽車(chē)IGBT模塊封裝類(lèi)型有哪些？

Econodual系列半橋封裝，應(yīng)用在商用車(chē)上為主，主要規(guī)格為1200V/450A，1200V/600A等；

HP1全橋封裝，主要用在中小功率車(chē)型上，包括部分A級(jí)車(chē)、絕大部分的A0、A00車(chē)，峰值功率一般在70kW以?xún)?nèi)，型號(hào)以650V400A為主，其他規(guī)格如750V300A、750V400A、750V550A等；

HPD全橋封裝，中大功率型車(chē)上使用，大部分A級(jí)車(chē)及以上，以750V820A的規(guī)格占據(jù)市場(chǎng)主流，其他規(guī)格如750V550A等；

DC6全橋封裝，基于UVW三相全橋的整體式封裝方案，具備封裝緊湊，功率密度高，散熱性能好等特點(diǎn)；

TO247單管并聯(lián)，市場(chǎng)上也有少量使用TO247單管封裝的電控系統(tǒng)方案。使用單管并聯(lián)方案的優(yōu)勢(shì)主要有兩點(diǎn)：①單管方案可以實(shí)現(xiàn)靈活的線(xiàn)路設(shè)計(jì)，需要多大的電流就用相應(yīng)的單管并聯(lián)就好了，所以成本也有一定優(yōu)勢(shì)；②寄生電感問(wèn)題比IGBT模塊好解決。但是使用單管并聯(lián)也存在一些待解決的難點(diǎn)：①每個(gè)并聯(lián)單管之間均流和平衡比較困難，一致性比較難得到保障，例如實(shí)現(xiàn)同時(shí)的開(kāi)斷，相同的電流、溫度等；②客戶(hù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工藝難度非常大；③接口比較多，對(duì)產(chǎn)線(xiàn)的要求很高。

05、中國(guó)汽車(chē)IGBT市場(chǎng)情況

隨著國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈上游大有逐步完成國(guó)產(chǎn)替代，甚至引領(lǐng)世界的趨勢(shì)，諸如整車(chē)品牌、動(dòng)力電池、電池材料等等已經(jīng)走得比較靠前。而汽車(chē)電控IGBT模塊是新能源汽車(chē)最核心的功率器件，之前一直被諸如英飛凌、安森美、賽米控、三菱電機(jī)等國(guó)外供應(yīng)商壟斷，但隨著比亞迪半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)、中車(chē)時(shí)代、士蘭微、翠展微等國(guó)內(nèi)供應(yīng)商的崛起，目前在一定程度上已經(jīng)能夠滿(mǎn)足國(guó)產(chǎn)需求，相信在不久的將來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)半導(dǎo)體企業(yè)會(huì)更大更強(qiáng)！

圖：汽車(chē)電控IGBT模塊市場(chǎng)情況

06、主要汽車(chē)IGBT模塊供應(yīng)商介紹

英飛凌

英飛凌科技公司于1999年4月1日在德國(guó)慕尼黑正式成立，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司之一。其前身是西門(mén)子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門(mén)，于1999年獨(dú)立，2000年上市。英飛凌的業(yè)務(wù)遍及全球，在全球共有56家研發(fā)機(jī)構(gòu)和20家生產(chǎn)工廠(chǎng)。

主營(yíng)產(chǎn)品：

微控制器、智能傳感器、射頻收發(fā)IC、雷達(dá)、分立式和集成式功率半導(dǎo)體、充電模塊、充電器、控制器、DCDC、IGBT、智能網(wǎng)聯(lián)處理器、網(wǎng)關(guān)芯片、AI芯片

配套客戶(hù)：

豐田汽車(chē)、大陸電子、大眾汽車(chē)、日立電線(xiàn)、寶馬、奧迪等

比亞迪半導(dǎo)體

比亞迪半導(dǎo)體股份有限公司是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)，成立于2004年10月15日，主要從事功率半導(dǎo)體、智能控制IC、智能傳感器、光電半導(dǎo)體，半導(dǎo)體制造及服務(wù)，覆蓋了對(duì)光、電、磁等信號(hào)的感應(yīng)、處理及控制，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、能源、工業(yè)和消費(fèi)電子等領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)前景。比亞迪半導(dǎo)體矢志成為高效、智能、集成的新型半導(dǎo)體供應(yīng)商。

主營(yíng)產(chǎn)品：

電源管理芯片、功率MOSFET、LED驅(qū)動(dòng)芯片、電量計(jì)、復(fù)位芯片、IGBT芯片及模組、智能功率模塊及IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊、CMOS圖像傳感器、音頻功放、消噪IC、筆記本觸控面板、觸摸控制芯片、TVS管和電流傳感器、攝像頭

配套客戶(hù)：

比亞迪，小鵬G3等

斯達(dá)半導(dǎo)

嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司成立于2005年4月，是一家專(zhuān)業(yè)從事功率半導(dǎo)體芯片和模塊尤其是IGBT芯片和模塊研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售服務(wù)的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。公司總部位于浙江嘉興，在上海和歐洲均設(shè)有子公司，并在國(guó)內(nèi)和歐洲設(shè)有研發(fā)中心，是目前國(guó)內(nèi)IGBT領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。

主營(yíng)產(chǎn)品：

IGBT模塊、MOSFET模塊

配套客戶(hù)：

英威騰電氣、匯川技術(shù)、巨一動(dòng)力、電驅(qū)動(dòng)

間接配套：

宇通、比亞迪、上汽、小鵬等

瑞薩電子Renesas

瑞薩電子株式會(huì)社，是全球無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、汽車(chē)、消費(fèi)與工業(yè)市場(chǎng)設(shè)計(jì)制造嵌入式半導(dǎo)體的全球領(lǐng)先供應(yīng)商，產(chǎn)品包括微控制器、SoC解決方案和各種模擬與功率器件。現(xiàn)在的瑞薩電子，是由NEC、三菱半導(dǎo)體、日立半導(dǎo)體，三大巨頭構(gòu)成的。2003年4月1日由日立制作所半導(dǎo)體部門(mén)和三菱電機(jī)半導(dǎo)體部門(mén)合并成立了瑞薩科技，NEC電子和瑞薩科技于2010年4月合并，由此誕生了瑞薩電子。

主營(yíng)產(chǎn)品：

微控制器、微處理器、傳感器、模擬功率器件、SoC產(chǎn)品、AI芯片、電源管理、電池管理、抬頭顯示、網(wǎng)關(guān)芯片

配套客戶(hù)：

豐田、日產(chǎn)、奧迪、鈴木、博世、愛(ài)信精機(jī)、德?tīng)柛！yosan

日本電裝

日本電裝公司(DENSO股份有限公司）成立于1949年12月16日，是世界汽車(chē)系統(tǒng)零部件的頂級(jí)供應(yīng)商，目前共擁有198家公司(日本63、北美21、歐洲27、亞洲80、其他7)。

主營(yíng)產(chǎn)品：

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品（如噴油器、燃油泵、ECU等）、空調(diào)相關(guān)產(chǎn)品（如空調(diào)單元、壓縮機(jī)、冷凝器等）、車(chē)身相關(guān)產(chǎn)品（如雨刮系統(tǒng)，儀表等）、駕駛安全相關(guān)產(chǎn)品（如安全氣囊ECU，毫米波雷達(dá)等）、信息通信產(chǎn)品（如車(chē)載導(dǎo)航等）、汽車(chē)后市場(chǎng)產(chǎn)品（如火花塞、雨刮片等）以及機(jī)械手、掃碼器等其他領(lǐng)域產(chǎn)品、IGBT，OTA方案、W-HUD、中控儀表、車(chē)載DMS系統(tǒng)、T-Box、智能座艙、導(dǎo)航影音一體機(jī)/車(chē)機(jī)、液晶儀表、安全帶提醒器（SBR）、座椅電機(jī)、域控制器、W-BMS業(yè)務(wù)

配套客戶(hù)：

豐田/馬自達(dá)（WHUD）、本田、日產(chǎn)、廣汽傳祺GA6等

富士電機(jī)

富士電機(jī)控股公司FUJI ELECTRIC HOLDINGS CO., LTD.成立于成立時(shí)間：1923年8月29日，富士電機(jī)是古河電器工業(yè)與德國(guó)西門(mén)子以資本技術(shù)資本合作成立的公司。產(chǎn)品涵蓋電機(jī)系統(tǒng)、電子設(shè)備、零售終端設(shè)備、半導(dǎo)體、發(fā)電設(shè)備、能源管理等。

主營(yíng)產(chǎn)品：

IGBT系統(tǒng)（剎車(chē)輔助、轉(zhuǎn)向輔助、新能源電機(jī)控制器上的部件）

配套客戶(hù)：

蘇州匯川

三菱電機(jī)

三菱電機(jī)株式會(huì)社，是三菱MITSUBISHI財(cái)團(tuán)之一，全球500強(qiáng)。公司成立于1921年1月15日，當(dāng)時(shí)三菱造船公司（現(xiàn)在的三菱重工業(yè)株式會(huì)社）將日本神戶(hù)的一家工廠(chǎng)脫離出去，組建了一家名為三菱電機(jī)株式會(huì)社的新公司，專(zhuān)門(mén)為遠(yuǎn)洋船舶制造電機(jī)。目前三菱業(yè)務(wù)范圍包括重電系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、信息通訊系統(tǒng)、電子元器件、家用電器等。

主營(yíng)產(chǎn)品：

變壓器、高壓開(kāi)關(guān)、IGBT、LED顯示系統(tǒng)、功率器件、光器件和光模塊、微波和射頻器件、液晶顯示屏

中車(chē)時(shí)代

株洲中車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司（下稱(chēng)中車(chē)時(shí)代電氣）是中國(guó)中車(chē)旗下股份制企業(yè)，其前身及母公司——中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)研究所有限公司創(chuàng)立于1959年。中車(chē)時(shí)代電氣秉承“雙高雙效”高速牽引管理模式，堅(jiān)持“同心多元化”發(fā)展戰(zhàn)略，圍繞技術(shù)與市場(chǎng)，形成了“基礎(chǔ)器件+裝置與系統(tǒng)+整機(jī)與工程”的完整產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)涉及高鐵、機(jī)車(chē)、城軌、軌道工程機(jī)械、通信信號(hào)、大功率半導(dǎo)體、傳感器、海工裝備、新能源汽車(chē)、環(huán)保、通用變頻器等多個(gè)領(lǐng)域，業(yè)務(wù)遍及全球20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

主營(yíng)產(chǎn)品：

大功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（IGBT、雙極器件、功率組件）、新能源乘用車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

配套客戶(hù)：

長(zhǎng)安汽車(chē)、一汽集團(tuán)、江鈴集團(tuán)

翠展微電子

浙江翠展微電子有限公司是車(chē)規(guī)級(jí)IGBT模塊設(shè)計(jì)生產(chǎn)供應(yīng)商，成立于2018年,公司總部及生產(chǎn)基地位于浙江省嘉興市，同時(shí)在上海、蘇州、合肥、天津、重慶、深圳設(shè)立子（分）公司。公司是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的汽車(chē)電控IGBT模塊量產(chǎn)供應(yīng)商，位于嘉善的IGBT模塊產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)通過(guò)IATF 16949質(zhì)量認(rèn)證體系認(rèn)證，公司產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)良率處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并已經(jīng)批量給多個(gè)汽車(chē)客戶(hù)供應(yīng)自主IGBT模塊。

主營(yíng)產(chǎn)品：

汽車(chē)主電控IGBT模塊、定制一體化IGBT模塊、SIC模塊，工業(yè)IGBT模塊，PIR芯片、TO247單管，汽車(chē)底層軟件服務(wù)、電機(jī)控制方案、軟件開(kāi)發(fā)工具鏈等。

配套客戶(hù)：

公司的客戶(hù)有上汽集團(tuán)，比亞迪，江淮汽車(chē)，吉利汽車(chē)，長(zhǎng)城汽車(chē)，奇瑞汽車(chē)，滴滴，蔚來(lái)汽車(chē)，小鵬汽車(chē)，威馬汽車(chē)，北汽新能源，上海電氣，昌輝汽車(chē)，鴻創(chuàng)新能源，華人運(yùn)通，株洲中車(chē)時(shí)代，德歐科技、日虹科技、深川變頻、廊坊科森等業(yè)內(nèi)知名企業(yè)。

賽米控

賽米控是全球領(lǐng)先的功率模塊和系統(tǒng)制造商之一,產(chǎn)品主要涉及中等功率輸出范圍(約2 kW至10 MW)。我們的產(chǎn)品是現(xiàn)代節(jié)能型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的核心器件

主營(yíng)產(chǎn)品：

IGBT模塊、SiC（全碳化硅功率模塊、混合碳化硅功率模塊）、分立元件（芯片、二極管、晶閘管）、MOSFET模塊、晶閘管/二極管模塊、橋式整流器模塊、IPM、IGBT驅(qū)動(dòng)、熱界面材料等

配套客戶(hù)：

LG

安森美

安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor)是應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商。公司的產(chǎn)品系列包括電源和信號(hào)管理、邏輯、分立及定制器件，幫助客戶(hù)解決他們?cè)谄?chē)、通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、工業(yè)、LED照明、醫(yī)療、軍事/航空及電源應(yīng)用的獨(dú)特設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，既快速又符合高性?xún)r(jià)比。

主營(yíng)產(chǎn)品：

1.汽車(chē)功能電氣化-全新IGBT及碳化硅(SiC)模塊方案

2.汽車(chē)功能電氣化- SiC MOSFET及門(mén)極驅(qū)動(dòng)器方案

3.汽車(chē)功能電氣化-智能功率模塊(IPM)方案

4.汽車(chē)功能電氣化-中壓功率MOSFET分立器件和模塊

5.先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)及自動(dòng)駕駛方案-圖像傳感器

6.智能駕駛艙方案-圖像傳感器

配套客戶(hù)：

通用、福特等各大主機(jī)廠(chǎng)

羅姆半導(dǎo)體

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司ROHM(羅姆)成立于1958年，是全球知名的半導(dǎo)體廠(chǎng)商。

主營(yíng)產(chǎn)品：

存儲(chǔ)器、放大器/比較器、電源管理、時(shí)鐘/計(jì)時(shí)器、開(kāi)關(guān)/多路轉(zhuǎn)換器/邏輯、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、傳感器/MEMS、顯示用驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)/執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器、接口、通信LSI(LAPIS)、音頻/視頻、MOSFET、雙極晶體管、二極管、功率晶體管、功率二極管SiC（碳化硅）功率元器件、IGBT、智能功率模塊、電阻器、導(dǎo)電性高分子電容器、鉭電容器、貼片LED、LED顯示器、激光二極管、光學(xué)傳感器、無(wú)線(xiàn)通信模塊熱敏打印頭、薄膜壓電MEMS、晶圓(LAPIS)、WL-CSP(LAPIS)

配套客戶(hù)：

國(guó)內(nèi)主機(jī)廠(chǎng)、日系、德系等車(chē)企

宏微科技

江蘇宏微科技股份有限公司是由一批長(zhǎng)期在國(guó)內(nèi)外從事電力電子產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)，具有多種專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)的科技人員組建的國(guó)家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)。是國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程基地，國(guó)家IGBT和FRED標(biāo)準(zhǔn)起草單位；江蘇省新型高頻電力半導(dǎo)體器件工程技術(shù)研究中心等。

主營(yíng)產(chǎn)品：

快恢復(fù)二極管芯片、分立器件（IGBT分立器件、MOSFET分立器件、FRED分立器件）、功率模塊（IGBT模塊、快恢復(fù)二極管模塊、整流二極管模塊、晶閘管模塊、整流橋模塊），電源模組（新能源大巴空調(diào)控制器、車(chē)載DCDC、預(yù)充單元PTC控制器、車(chē)載逆變器、風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊）等

配套客戶(hù)：

匯川、英威騰、藍(lán)海華騰、科陸電子、合康變頻等變頻器廠(chǎng)家；

佳士、凱爾達(dá)、奧太、時(shí)代、滬工等電焊廠(chǎng)家；

海爾、美的、長(zhǎng)虹、創(chuàng)維等家用電器廠(chǎng)家；

陽(yáng)光、兆伏、山億等新能源廠(chǎng)家；

臺(tái)達(dá)、新譽(yù)、康丘樂(lè)等軌道交通電動(dòng)汽車(chē)控制器廠(chǎng)家；

科華、志成冠軍、易思特等UPS廠(chǎng)家

意法半導(dǎo)體

意法半導(dǎo)體（中國(guó)）投資有限公司1987年，兩家歷史悠久的半導(dǎo)體公司-意大利SGS Microelettronica和法國(guó)湯姆遜半導(dǎo)體公司（Thomson Semiconducteurs）-合并成立了今天的意法半導(dǎo)體公司，1994年起成為上市公司。意法半導(dǎo)體擁有豐富的芯片制造工藝，包括先進(jìn)的FD-SOI（全耗盡絕緣體上硅）、CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）、混合信號(hào)、模擬和電源制造工藝，是國(guó)際半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)聯(lián)盟（ISDA）開(kāi)發(fā)下一代CMOS技術(shù)的合作企業(yè)之一。

主營(yíng)產(chǎn)品：

半導(dǎo)體解決方案、集成電路、毫米波雷達(dá)、網(wǎng)關(guān)芯片、IGBT

配套客戶(hù)：

特斯拉

中科君芯

江蘇中科君芯科技有限公司是一家專(zhuān)注于IGBT、FRD等新型電力電子芯片研發(fā)的中外合資高科技企業(yè)。公司成立于2011年底，依托中國(guó)科學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)和研發(fā)平臺(tái)，結(jié)合海內(nèi)外的技術(shù)精英以及專(zhuān)業(yè)的市場(chǎng)管理團(tuán)隊(duì)共同組建而成。

主營(yíng)產(chǎn)品：

IGBT芯片、IGBT單管、IGBT模塊、FRD單管、FRD芯片、FRD模塊

配套客戶(hù)：

上海華虹宏力

華微電子

吉林華微電子股份有限公司是集功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測(cè)試及產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)為一體的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，公司經(jīng)科技部、中科院等國(guó)家機(jī)構(gòu)認(rèn)證。目前公司已形成IGBT、MOSFET、SCR、SBD、IPM、FRD、BJT等為營(yíng)銷(xiāo)主線(xiàn)的系列產(chǎn)品，產(chǎn)品種類(lèi)基本覆蓋功率半導(dǎo)體器件全部范圍，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電子、電力電子、光伏逆變、工業(yè)控制與LED照明等領(lǐng)域，并不斷在新能源汽車(chē)、光伏、變頻等戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域快速拓展。

主營(yíng)產(chǎn)品：

功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測(cè)試（IGBT、MOSFET、SCR、SBD、IPM、FRD、BJT等）

配套客戶(hù)：

歐普照明、松下電器、長(zhǎng)城、LG

東芝

東芝電子元件（上海）有限公司提供各種車(chē)載半導(dǎo)體器件，有提高駕駛安全性的車(chē)載圖像識(shí)別處理器，有針對(duì)新能源汽車(chē)的變頻器控制方案，相關(guān)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和功率器件，以及車(chē)載信息娛樂(lè)解決方案等。

主營(yíng)產(chǎn)品：

新能源車(chē)用光耦隔離器件TLX系列、ADAS用最新圖像識(shí)別芯片Visconti4、新能源車(chē)用IGBT芯片、冷卻水泵控制芯片、無(wú)刷EPS電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片與MOSFET、新能源車(chē)?yán)鋮s水閥驅(qū)動(dòng)芯片等

配套客戶(hù)：

日系主機(jī)廠(chǎng)、自主品牌主機(jī)廠(chǎng)、合資品牌主機(jī)廠(chǎng)

2023年2月IGBT專(zhuān)家會(huì)議紀(jì)要問(wèn)答環(huán)節(jié)：

Q：怎么看國(guó)產(chǎn)替代

是一個(gè)必然趨勢(shì)，現(xiàn)在中美關(guān)系下大家都會(huì)做國(guó)產(chǎn)備份，這幾年在我們產(chǎn)品還是有優(yōu)勢(shì)的情況下，我們還是給國(guó)內(nèi)OEM帶來(lái)先進(jìn)的方向，未來(lái)即使他們選擇國(guó)產(chǎn)的，也是一個(gè)正向引導(dǎo)。國(guó)內(nèi)有幾個(gè)IGBT廠(chǎng)商做的還是不錯(cuò)的，我比較推崇的是中車(chē)，他產(chǎn)品是不錯(cuò)的，但產(chǎn)能還不太足，而且做了很多國(guó)內(nèi)的合資可能會(huì)成為拖累。斯達(dá)和士蘭微的口號(hào)很響，但性能的穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性上，還是有一定差距的，我們也做過(guò)對(duì)比，中車(chē)的東西確實(shí)讓我們看到了追趕的腳步，其他廠(chǎng)商還是差一些的。

Q：汽車(chē)這種可靠性為主的領(lǐng)域，產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)會(huì)是什么幅度？

今年IGBT和碳化硅產(chǎn)品線(xiàn)上，我們看不到太多降價(jià)的方向。去年看EA德國(guó)展上，我們公司和很多外資公司都參加了，給我們的感受是非常清晰的，海外車(chē)廠(chǎng)是非常想快速進(jìn)入新能源賽道的，速度會(huì)比我們想象要快。我們之前全世界大部分新能源車(chē)產(chǎn)能是在中國(guó)的，但國(guó)外賽道現(xiàn)在也啟動(dòng)了，由主機(jī)廠(chǎng)牽頭的IGBT和碳化硅的需求量級(jí)是非常大的，一個(gè)進(jìn)來(lái)，一年的需求就頂?shù)蒙蠂?guó)內(nèi)兩三個(gè)車(chē)廠(chǎng)的需求。國(guó)內(nèi)車(chē)廠(chǎng)有降價(jià)的需求，也打著國(guó)產(chǎn)的旗號(hào)進(jìn)行價(jià)格磋商，但我們?cè)趪?guó)外可以很輕易銷(xiāo)售出去，我們?cè)趪?guó)內(nèi)IGBT是保持比較一致的方式，只要你和我前長(zhǎng)期合同，我們都是按量來(lái)匘配價(jià)格的，國(guó)外想快速進(jìn)入，短期的采購(gòu)行為已經(jīng)影響到國(guó)內(nèi)的價(jià)格。我們之前考慮過(guò)全球可能新能源增速在放緩，中國(guó)去年11-12月比較明顯，現(xiàn)在也感受到國(guó)內(nèi)增速確實(shí)有可能減緩的，但也不敢確定，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)是說(shuō)850萬(wàn)新能源車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)，去年是650萬(wàn)輛，增長(zhǎng)20%多，我們看海外增速+國(guó)內(nèi)增速，以及我們的產(chǎn)能看，降價(jià)的可能性不大，還是會(huì)和國(guó)產(chǎn)的保持一定價(jià)差。但也不會(huì)漲價(jià)。

Q：現(xiàn)在IGBT有沒(méi)有緊缺？

目前我認(rèn)為IGBT是比較穩(wěn)定的，1月份產(chǎn)能都是出乎大家意料的，很多廠(chǎng)商是大幅縮減。

Q：車(chē)規(guī)級(jí)MOS缺貨的類(lèi)型是哪些？?jī)r(jià)格如何？

MOS缺貨是持續(xù)了一年半以上時(shí)間了，它集中在40V及以上的全品類(lèi)的MOS管，40/60/100/150V幾乎是全品類(lèi)缺貨。很多A00級(jí)車(chē)是用的MOS，雖然很多是采用了國(guó)產(chǎn)的MOS管，但穩(wěn)定性還是有很大問(wèn)題的，所以對(duì)海外廠(chǎng)商的MOS基本上是供不應(yīng)求，大范圍缺。

Q：超潔在車(chē)的供應(yīng)情況

也是生產(chǎn)多少就銷(xiāo)售多少，很多都是全球在搶?zhuān)覀兒芏喈a(chǎn)能都是按國(guó)際買(mǎi)方訂單生產(chǎn)的。

Q：安世半導(dǎo)體的MOS在四季度是漲價(jià)的，現(xiàn)在趨勢(shì)如何？

我們也在漲價(jià)，每個(gè)季度都會(huì)有增長(zhǎng)。

Q：混動(dòng)車(chē)型的IGBT模塊用量是要比純電的多，是用在什么地方？

混動(dòng)和純電的IGBT用量是一樣的，增程比如理想、嵐圖和馬上推出的問(wèn)界，還有比亞迪的車(chē)型，增程這一塊是大家非常看好的，增程的產(chǎn)品定義是純電的，不是混動(dòng)，只是增加了一個(gè)發(fā)電機(jī)，國(guó)內(nèi)是用汽油發(fā)電機(jī)，這種增程式國(guó)家也不認(rèn)可為新能源車(chē)。這一塊多在要有一個(gè)發(fā)電機(jī)，相當(dāng)于增程式是2套電機(jī)的控制單元，而傳統(tǒng)的純電是單電機(jī)的。還有一些方式，比如前輪和后輪可以單獨(dú)有，這種電車(chē)也是用了2套。再看理想的增程式，也是四驅(qū)，相當(dāng)于有3個(gè)電機(jī)。

Q：你們?cè)谔蓟鑳A斜了很多資源，怎么看碳化硅和JBGT的布局？會(huì)不會(huì)IGBT盡量就退出部分市場(chǎng)，注重開(kāi)發(fā)碳化硅？

碳化硅一定是未來(lái)，是行業(yè)一致認(rèn)可的。IGBT我們和國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體公司性能差距是在縮減的，除非我們碳化硅產(chǎn)品一直無(wú)法退出，不得不繼續(xù)采用IGBT，只有這種情況下才會(huì)繼續(xù)研發(fā)下一代。我們看IGBT的研發(fā)已經(jīng)第七代了，不必繼續(xù)研發(fā)下一代了。和中國(guó)廠(chǎng)商刺刀見(jiàn)紅的可能性國(guó)際廠(chǎng)商是很少去做的。國(guó)際碳化硅主流玩家這兩年投資都是非常大的，和國(guó)內(nèi)國(guó)產(chǎn)碳化硅廠(chǎng)商比，數(shù)字占比是要超過(guò)國(guó)內(nèi)的，是國(guó)際廠(chǎng)商的押寶，都在賭未來(lái)三五年，碳化硅可以帶來(lái)足夠的利潤(rùn)。

Q：國(guó)際廠(chǎng)商對(duì)未來(lái)的預(yù)測(cè)，碳化硅增速是非常大的，是基于什么原因？

要從碳化硅的特性，IGBT是傳統(tǒng)的MOS管加上三極管的放大，控制頻率是比較低效的，損耗比較大。碳化硅可以理解為高速M(fèi)OS管，損耗是非常小的。大家都是做逆變，誰(shuí)的頻率高，損耗小，體積有優(yōu)勢(shì)。全球汽車(chē)方向也是輕量化和小型化，這樣方向走下來(lái)還用傳統(tǒng)IGBT是達(dá)不到的，碳化硅是必然趨勢(shì)了。再加上碳化硅的襯底生產(chǎn)上我們有非常多前期積累，我們可以很快進(jìn)入生產(chǎn)。

Q：你們手上是確實(shí)拿到了很多訂單嗎？是哪些客戶(hù)？

現(xiàn)在訂單主要是海外的，碳化硅國(guó)內(nèi)也有，主要集中在OBC上，這一塊用碳化硅可以實(shí)現(xiàn)雙向，既可以給車(chē)供電，也可以反向?qū)ν廨敵觯饕粋€(gè)OBC使用在國(guó)內(nèi)是非常火的，帶動(dòng)了單管碳化硅的使用。去年我們主要碳化硅收入是來(lái)自這一塊的。今年開(kāi)始，我們看到模組類(lèi)的碳化硅大規(guī)模使用，就是海外廠(chǎng)商，已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)節(jié)奏了。今年很多車(chē)型會(huì)逐步宣稱(chēng)使用了碳化硅，但比例不會(huì)一下子達(dá)到非常高，國(guó)內(nèi)真正推出碳化硅車(chē)型的寥寥無(wú)幾，下半年就會(huì)看到很多。

Q：是哪些品牌會(huì)推出碳化硅？

國(guó)內(nèi)就是比亞迪漢和蔚來(lái)，小鵬G9很多還是沒(méi)有正式量產(chǎn)。今年開(kāi)始我們拿到的車(chē)廠(chǎng)信息，吉利，長(zhǎng)安，廣汽，北汽等很多都會(huì)推出碳化硅車(chē)型。Q3可能就會(huì)有一些車(chē)型面世。初期大家更多是觀(guān)望態(tài)度，國(guó)內(nèi)需求不會(huì)太大，而且它想要的話(huà)也拿不到太多產(chǎn)能。國(guó)外去年有發(fā)布一些車(chē)型，今年是在走量了。

Q：怎么看超潔在OBC里的占比和競(jìng)爭(zhēng)？

我不認(rèn)為超潔的MOS會(huì)和大功率碳化硅形成直接競(jìng)爭(zhēng)，MOS和碳化硅速度都是非常快的，IBGT不占優(yōu)勢(shì)。大多數(shù)車(chē)廠(chǎng)選擇都是240-320千瓦功率段使用碳化硅，畢竟太貴了，IGBT便宜很多，200千瓦以下，比如120-180，大家更多會(huì)使用IGBT，在70-120之間可能還會(huì)選擇單管IGBT。超潔可能在100千瓦以?xún)?nèi)的小功率范圍。他們變壓等級(jí)也不一樣，IGBT可以探到1200V，也是碳化硅的補(bǔ)充。除非碳化硅價(jià)格降下來(lái)，才可能在20萬(wàn)元以下車(chē)型使用，也是價(jià)格的原因會(huì)導(dǎo)致一段時(shí)間的共存。

Q：現(xiàn)在大家都說(shuō)充電樁的充電模塊有壁壘，這個(gè)東西和IGBT有關(guān)嗎？

充電樁大致是屬于工業(yè)領(lǐng)域，雖然是給車(chē)充電的，但國(guó)內(nèi)充電樁機(jī)會(huì)都是采用的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。

Q：800V高壓平臺(tái)車(chē)型使用碳化硅，是不是充電樁也需要用碳化硅？

我認(rèn)為是的，因?yàn)槟蛪阂嵘蟻?lái)，你要輸出800V的，IGBT可能不合適，碳化硅損耗會(huì)比較小。

Q：800V會(huì)不會(huì)存在很多充電樁用不了？

是的，現(xiàn)在只有一些快充站才可以充高壓，普通的就充不了。碳化硅在1200V高壓有優(yōu)勢(shì)，最大的制約一個(gè)是價(jià)格貴，第二是配套設(shè)斲還是需要社會(huì)有支撐。后面效應(yīng)車(chē)型才會(huì)有比較快增長(zhǎng)。800V車(chē)型也可以用普通充電樁，車(chē)載OBC就可以充，就是充的慢而已，享受不到快充。

Q：高壓充電樁會(huì)對(duì)地方電網(wǎng)有影響嗎？

所以必須要國(guó)網(wǎng)來(lái)在電網(wǎng)布局里規(guī)劃，你要是申請(qǐng)不到電力支持是做不了快充站的。比如這一批住宅區(qū)供電功率不大，快充對(duì)電力消化是非常大的，小區(qū)周邊就不合適。所以快充不會(huì)建在小區(qū)周邊。現(xiàn)在電網(wǎng)是不足以支撐密集的快充網(wǎng)點(diǎn)的。

Q：光儲(chǔ)充一體化的站和改造變壓器的成本怎么比？

不了解。

Q：碳化硅的需求是翻倍的，因?yàn)槌塑?chē)的需求，充電樁也需要

快充一定是在碳化硅基礎(chǔ)上，或者1200V的IGBT但效率太低了。如果工作時(shí)間長(zhǎng)，使用IGBT產(chǎn)品，消耗掉的能量會(huì)比較大。

Q：中車(chē)的IBGT比斯達(dá)要好，是車(chē)規(guī)級(jí)嗎？

是汽車(chē)級(jí)IGBT模塊，我沒(méi)有測(cè)過(guò)他們的碳化硅。汽車(chē)級(jí)明顯是中車(chē)好于斯達(dá)，是行業(yè)一致的。

編輯：黃飛

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