今日科普|车规级IGBT芯片技术

### 车🔋入口规(guī)级(jí)IGBT芯(xīn)片(piàn)技(jì)术(shù)

IGBT：电(diàn)动(dòng)车(chē)领(lǐng)域的(de)“心(xīn)脏(zàng)”

IGBT，全称(chēng)绝(jué)缘(yuán)栅(zhà)双(shuāng)极(jí)型(xíng)晶(jīng)体(tǐ)管(guǎn)，被(bèi)誉(yù)为(wèi)电(diàn)子(zi)电(diàn)力(lì)行(xíng)业(yè)的(de)“CPU”，在(zài)电(diàn)动(dòng)车(chē)领(lǐng)域更(gèng)是(shì)🆖扮(ban)演(yǎn)着(zhe)至(zhì)关重(zhòng)要(yào)的(de)角(jiǎo)色(sè)。这(zhè)种(zhǒng)由(yóu)双(shuāng)极(jí)型(xíng)三(sān)极(jí)管(guǎn)（BJT）和(hé)绝(jué)缘(yuán)栅(zhà)型(xíng)场(chǎng)效(xiào)应(yīng)管(guǎn)（MOS）组(zǔ)成(chéng)的(de)复(fù)合(hé)全控(kòng)型(xíng)电(diàn)压(yā)驱(qū)动(dòng)式(shì)功(gōng)率(lǜ)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)器(qì)件(jiàn)，直(zhí)接(jiē)控(kòng)制(zhì)着(zhe)电(diàn)动(dòng)车(chē)的(de)直(zhí)、交(jiāo)流(liú)电(diàn)转(zhuǎn)换(huàn)，进(jìn)而(ér)决(jué)定(dìng)了(le)驱(qū)动(dòng)系(xì)统(tǒng)的(de)扭(niǔ)矩(ju)和(hé)最(zuì)大(dà)输(shū)出(chū)功(gōng)率(lǜ)。简(jiǎn)单(dān)来(lái)说(shuō)，IGBT就(jiù)像(xiàng)是(shì)电(diàn)动(dòng)车(chē)的(de)“心(xīn)脏(zàng)”，为(wèi)车(chē)辆(liàng)的(de)动(dòng)力(lì)系(xì)统(tǒng)提(tí)供(gōng)源(yuán)源(yuán)不(bù)断(duàn)的(de)能(néng)量(liàng)。

据(jù)相(xiāng)关数(shù)据(jù)显(xiǎn)示(shì)，IGBT约(yuē)占(zhàn)电(diàn)机(jī)驱(qū)动(dòng)系(xì)统(tǒng)成(chéng)本(běn)的(de)一(yī)半(bàn)，占(zhàn)整(zhěng)车(chē)成(chéng)本(běn)的(de)5%，是(shì)整(zhěng)🈚部(bù)电(diàn)动(dòng)车(chē)成(chéng)本(běn)第(dì)二(èr)高(gāo)的(de)元(yuán)件(jiàn)（成(chéng)本(běn)第(dì)一(yī)高(gāo)的(de)是(shì)电(diàn)池(chí)）。随(suí)着(zhe)新(xīn)能(néng)源(yuán)汽(qì)车(chē)市(shì)场(chǎng)的(de)蓬(péng)勃(bó)发(fā)展(zhǎn)，IGBT的(de)需(xū)求(qiú)量(liàng)也(yě)在(zài)急(jí)剧(jù)增(zēng)加(jiā)。据(jù)预(yù)测(cè)，2025年(nián)全球(qiú)IGBT市(shì)场(chǎng)规(guī)模(mó)预(yù)计(jì)达(dá)954亿(yì)元(yuán)，其(qí)中(zhōng)中(zhōng)国(guó)市(shì)场(chǎng)规(guī)模(mó)将(jiāng)突(tū)破(pò)458亿(yì)元(yuán)，占(zhàn)全球(qiú)市(shì)场(chǎng)的(de)48%。这(zhè)一(yī)增(zēng)长(zhǎng)主要(yào)得(de)益(yì)于(yú)新(xīn)能(néng)源(yuán)汽(qì)车(chē)、光(guāng)伏(fú)储(chǔ)能(néng)、工(gōng)业(yè)控(kòng)制(zhì)等(děng)领(lǐng)域的(de)爆(bào)发(fā)式(shì)需(xū)求(qiú)。

车(chē)规(guī)级(jí)IGBT：高(gāo)要(yào)求(qiú)下(xià)的(de)技(jì)术(shù)革(gé)新(xīn)

相(xiāng)比(bǐ)于(yú)消(xiāo)费(fèi)类(lèi)IGBT，车(chē)规(guī)级(jí)IGBT对(duì)产(chǎn)品(pǐn)安(ān)全性(xìng)和(hé)可(kě)靠(kào)性(xìng)提(tí)出(chū)了(le)更(gèng)高(gāo)要(yào)求(qiú)。作(zuò)为(wèi)汽(qì)车(chē)电(diàn)动(dòng)化(huà)变(biàn)革(gé)的(de)关键制(zhì)程(chéng)，IGBT产(chǎn)品(pǐn)在(zài)智(zhì)能(néng)汽(qì)车(chē)中(zhōng)具(jù)有(yǒu)不(bù)可(kě)替(tì)代(dài)的(de)作(zuò)用(yòng)。由(yóu)于(yú)汽(qì)车(chē)使(shǐ)用(yòng)环(huán)境(jìng)较(jiào)为(wèi)复(fù)杂(zá)，一(yī)旦(dàn)失(shī)效(xiào)可(kě)能(néng)引(yǐn)发(fā)严(yán)重(zhòng)后(hòu)果(guǒ)，所(suǒ)以(yǐ)市(shì)场(chǎng)对(duì)于(yú)车(chē)规(guī)级(jí)IGBT产(chǎn)品(pǐn)的(de)要(yào)求(qiú)远(yuǎn)高(gāo)于(yú)工(gōng)控(kòng)类(lèi)与(yǔ)消(xiāo)费(fèi)类(lèi)IGBT产(chǎn)品(pǐn)。

具(jù)体(tǐ)来(lái)说(shuō)，车(chē)规(guī)级(jí)IGBT需(xū)要(yào)适(shì)应(yīng)“极(jí)热(rè)”、“极(jí)冷(lěng)”的(de)高(gāo)低(dī)温(wēn)工(gōng)况(kuàng)，承(chéng)受(shòu)频(pín)繁(fán)启(qǐ)停(tíng)、加(jiā)减(jiǎn)速(sù)带(dài)来(lái)的(de)电(diàn)流(liú)冲(chōng)击(jī)，以(yǐ)及(jí)具(jù)备(bèi)在(zài)强(qiáng)震(zhèn)动(dòng)情(qíng)况(kuàng)下(xià)正(zhèng)常(cháng)运(yùn)行(xíng)的(de)机(jī)械(xiè)强(qiáng)度(dù)。此(cǐ)外(wài)，车(chē)规(guī)级(jí)IGBT还(hái)需(xū)具(jù)备(bèi)长(zhǎng)使(shǐ)用(yòng)寿(shòu)命(mìng)和(hé)零(líng)失(shī)效(xiào)率(lǜ)。这(zhè)些(xiē)严(yán)苛(kē)的(de)要(yào)求(qiú)推动了IGBT技术的不断革新。目前，IGBT技术正经历第七代升级，主流产品已从平面穿通型（PT）转向沟槽型电场截止型（FS-Trench），断态电压提升至6500V以上。

SiC材料的崛起与IGBT的未来

在IGBT技术不🐉入口断迭代的同时，SiC（碳化硅）材料的商业化落地正在重塑功率半导体行业的技术路线。SiC MOSFET具有开关频率高、损耗低等优势，非常适合应用于新能源汽车的主驱逆变器中。以比亚迪为例，其800V高压平台车型已全面采用SiC模块，系统效率提升8%，续航里程增加10%。

然而，SiC材料的成本问题一直是制约其大规模应用的关键因素。不过，随着国产SiC晶圆良率的提升和产能的扩张，SiC模块的价格正在逐步下降。据预测，到2025年，国产SiC模块价格将首次低于进口IGBT，推动其在新能源汽车主驱逆变器中的渗透率突破50%。这意味着，在未来的新能源汽车市场中，SiC材料有望与IGBT形成互补甚至替代的关系，共同推动电动车动力系统的升级。

总的来说，车规级IGBT芯片技术是新能源汽车领域的核心技术之一。随着新能源汽车市场的不断扩大和技术的不断进步，IGBT的需求量将持续增加。同时，SiC材料的崛起也为IGBT的未来带来了新的挑战和机遇。在这个充满变革的时代，我们期待看到更多创新的技术和产品涌现出来，为新能源汽车行业的发展注入新的活力。