比亚迪深耕IGBT晶体管产业链,打造电动车“中国芯”

HOTKING2019-10-25 12:00:00晶体管

比亚迪深耕IGBT晶体管产业链,正在整合高纯SiC粉、单晶、外延、芯片、封装等SiC基半导体产业链,降低SiC器件的制造成本,推进SiC型IGBT器件的普及应用,为中国电动汽车装上一颗具有自主知识产权的强劲“中国芯”。

在用10余年时间攻破了国外长期的技术壁垒后,比亚迪目前已经完全掌握了IGBT核心技术及产品工艺,可将晶圆厚度减薄到120um,为电动汽车注入了强劲动力,也为同行兄弟企业开放了进入门槛,向全球创新者、创业者、开发者开放汽车的全部341个传感器和66项控制权,成为行业第一个全面开放汽车所有传感器和控制权的车企。

比亚迪的IGBT芯路历程

IGBT(绝缘栅双极晶体管)是世界公认的电力电子第三次技术革命的代表性产品,具有高频率、高电压、大电流,易于开关等优良性能,被业界誉为功率变流装置的“CPU”。作为2003年才进入汽车行业的技术新秀,比亚迪从一开始就密切关注IGBT等电动车核心技术的自主研发和创新。

IGBT电动中国芯比亚迪核心技术解析会现场
IGBT电动中国芯比亚迪核心技术解析会现场

针对汽车级IGBT设计和制造难题,比亚迪突破了汽车级IGBT晶圆设计、模块散热、封装工艺和制造等关键技术,实现了汽车级IGBT功率模块的产业化,打破了国外专利和技术封锁,并首创电机驱动与车载充放电复用IGBT的融合设计技术。

2005年,比亚迪组建自身研发团队,投入重金布局IGBT产业;

2009年9月,比亚迪IGBT芯片通过了中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定,打破了国际巨头的技术垄断;

2010年,自主研发IGBT产品批量供货新能源汽车F3DM(秦);

2011年,自主研发IGBT1.0芯片开始在纯电动汽车E6上批量装车;

2012年,IGBT2.0芯片研发成功;

2014年,搭载IGBT2.0芯片的模块在e6、K9等新能源车型上批量装车;

2015年,IGBT2.5芯片研发成功,首款大巴专用IGBT模块研发成功;

2017年,搭载IGBT2.5芯片的模块批量装车,IGBT模块工厂通过TS16949标准认证;IGBT4.0芯片研发成功;

2018年,搭载IGBT2.5芯片的模块开始批量外供,搭载IGBT4.0芯片的模块顺利装车,标志着比亚迪成为国内车规级IGBT技术标杆;

2019年,将推出首个SiC电控的电动车,并引领下一代电动车功率器件变革。

比亚迪的IGBT 4.0技术

早在2018年12月10日,比亚迪就发布了车规级IGBT 4.0技术,并巨资布局第三代半导体材料SiC(碳化硅)。因为IGBT与动力电池电芯并称为电动车的“双芯”,是影响电动车性能的关键技术,其成本占整车成本的5%左右。

比亚迪IGBT 4.0晶圆
比亚迪IGBT 4.0晶圆

在大规模应用的1200V车规级IGBT芯片的晶圆厚度上,比亚迪已经陆续掌握IGBT芯片设计和制造、模组设计和制造、大功率器件测试应用平台、电源及电控等环节,并且是中国唯一一家拥有IGBT完整产业链的车企。与此同时,比亚迪在经过了10余年的技术积累,IGBT目前处于全球先进水平,可将晶圆厚度减薄到120um(约两根头发丝直径)。新推出的比亚迪IGBT 4.0优于市场主流产品:

(1)电流输出能力较当前市场主流的IGBT高15%,支持整车具有更强的加速能力和更大的功率输出能力。

(2)同等工况下,综合损耗较当前市场主流的IGBT降低了约20%。这意味着电流通过IGBT器件时,受到的损耗降低,使得整车电耗显著降低。

(3)温度循环寿命可以做到当前市场主流IGBT的10倍以上。这意味着比亚迪电动车在应对各种极端气候、路况时,能有更高的可靠性和更长的使用寿命。

比亚迪1200V车规级IGBT芯片的晶圆技术

目前,比亚迪正在整合高纯SiC粉、单晶、外延、芯片、封装等SiC基半导体产业链,降低SiC器件的制造成本,推进SiC型IGBT器件的普及应用,为中国电动汽车装上一颗具有自主知识产权的强劲“中国芯”。