在全球“碳達(dá)峰”、“碳中和”的背景下，功率半導(dǎo)體成為可再生能源和高效負(fù)載能源網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，其下游應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展，從傳統(tǒng)的工業(yè)、通信和消費(fèi)電子領(lǐng)域，逐步進(jìn)入新能源汽車、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能等新興終端市場(chǎng)。
應(yīng)用端龐大的潛力，也拉動(dòng)了功率半導(dǎo)體市場(chǎng)成長(zhǎng)。風(fēng)電、光伏市場(chǎng)方面，新增裝機(jī)維持高位將帶動(dòng)半導(dǎo)體需求增長(zhǎng)。儲(chǔ)能市場(chǎng)方面，得益于“雙碳”政策，家庭儲(chǔ)能及便捷式儲(chǔ)能快速發(fā)展，儲(chǔ)能在全球范圍內(nèi)迎來(lái)發(fā)展良機(jī)，將帶動(dòng)半導(dǎo)體芯片需求增長(zhǎng)。汽車市場(chǎng)方面，汽車往電動(dòng)化、聯(lián)網(wǎng)化、智能化方向發(fā)展，已經(jīng)是大勢(shì)所趨，相比傳統(tǒng)的燃油汽車，電動(dòng)汽車新增量將大量地把電能轉(zhuǎn)化為需求，從而帶動(dòng)相關(guān)功率半導(dǎo)體的需求。
根據(jù)Omdia統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)2024年功率半導(dǎo)體全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到538億美元，中國(guó)作為全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)，預(yù)計(jì)2024年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到197億美元，占全球市場(chǎng)比重為36.6%。其中新能源汽車是功率半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)的最大原動(dòng)力，根據(jù)最新的新能源汽車滲透率和光伏、風(fēng)電的推進(jìn)速度，受益于這兩大產(chǎn)業(yè)，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將遠(yuǎn)高于上述規(guī)模。
我們可以看到，功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展推動(dòng)了電力電子技術(shù)的進(jìn)步，使得高效的能源轉(zhuǎn)換和控制成為可能。它們?cè)陔娏鬏敗⒐I(yè)控制、電動(dòng)交通、可再生能源等領(lǐng)域都扮演著重要角色，幫助實(shí)現(xiàn)能源的有效利用和環(huán)保節(jié)能。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，功率半導(dǎo)體器件的性能不斷提升，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，為各行業(yè)帶來(lái)了更多的創(chuàng)新和發(fā)展機(jī)遇。
8月，PCIM ASIA 2023將在上海舉辦，《變頻器世界》與PCIM ASIA合作，推出全新專題，特邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)企業(yè)、專家、工程師圍繞“功率半導(dǎo)體‘新’賽道將如何布局”的話題進(jìn)行廣泛參與討論。
Q1：電力電子技術(shù)無(wú)論對(duì)改造傳統(tǒng)行業(yè)（電力、機(jī)械、礦冶、交通、化工等），還是對(duì)新建高技術(shù)產(chǎn)業(yè)（新能源、航天、激光、機(jī)器人等）都是至關(guān)重要的。請(qǐng)您預(yù)測(cè)一下現(xiàn)代的電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)如何？
趙天意
英飛凌科技零碳工業(yè)功率事業(yè)部、大中華區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)
現(xiàn)代電力電子技術(shù)正朝著大容量、高頻率、低損耗、高性能、智能化與低碳化方向不斷發(fā)展。數(shù)字化與低碳化浪潮是未來(lái)十年重塑世界的主要力量。低碳化離不開(kāi)電力電子技術(shù)，高性能的電力電子技術(shù)和產(chǎn)品能夠幫助提高能源利用效率，為低碳化做出重要貢獻(xiàn)。
伴隨著芯片和封裝技術(shù)的進(jìn)步，以英飛凌為代表的硅基IGBT的技術(shù)不斷進(jìn)步，IGBT器件的性能和功率密度越來(lái)越高。英飛凌TRENCHSTOP? IGBT7基于最新的微溝槽技術(shù)，允許過(guò)載時(shí)的工作結(jié)溫達(dá)175℃，這樣定義產(chǎn)品符合應(yīng)用實(shí)際需求。而且更高的功率密度和優(yōu)化的開(kāi)關(guān)性能使得器件損耗大幅降低，具有更高可控性。同時(shí)，針對(duì)不同的應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，可以做一些特別的優(yōu)化處理，從而提高硅器件在系統(tǒng)中的表現(xiàn)，進(jìn)而提高系統(tǒng)性能和性價(jià)比。
此外，以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等為主的第三代半導(dǎo)體材料快速發(fā)展，其具備更高輸出功率、更高的開(kāi)關(guān)頻率，以及耐高壓、耐高溫、高頻和高熱導(dǎo)率性能更好等優(yōu)勢(shì)，也為不同的應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)更多的系統(tǒng)價(jià)值，例如，針對(duì)光伏發(fā)電可降低系統(tǒng)成本，減小系統(tǒng)體積，提升輸出功率；而軌道牽引用SiC可以實(shí)現(xiàn)10%節(jié)能，提高系統(tǒng)效率；對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)，碳化硅器件可降低損耗，提升電池系統(tǒng)的能量密度。
Sravan Vanaparthy
安森美電源方案事業(yè)群工業(yè)方案部高級(jí)總監(jiān)
無(wú)論對(duì)各種工業(yè)機(jī)器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、暖通空調(diào)(HVAC)、熱泵等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用，還是對(duì)太陽(yáng)能光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)、超快直流充電樁、燃料電池轉(zhuǎn)換器等新能源應(yīng)用，電力電子技術(shù)都至關(guān)重要。在傳統(tǒng)應(yīng)用中，趨勢(shì)是向更高的能效發(fā)展以滿足不同地區(qū)的政府法規(guī)，以及增加電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率密度，并通過(guò)高頻功率開(kāi)關(guān)（如碳化硅SiC）減少無(wú)源濾波器。在新能源市場(chǎng)，高能效和高功率密度也是非常重要的。特別是在電動(dòng)汽車充電樁或儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其需要快速開(kāi)關(guān)SiC器件，因?yàn)镾iC器件開(kāi)關(guān)速度更快、損耗更低。
Doug Bailey
Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁
為了解決可持續(xù)發(fā)展和碳?xì)浠衔镔Y源日益減少的問(wèn)題，世界正在從傳統(tǒng)的石油、天然氣和煤炭燃料轉(zhuǎn)向清潔能源。我們將這種不可阻擋的發(fā)展趨勢(shì)稱為“萬(wàn)物電氣化”。
包括工業(yè)、住宅、商業(yè)和交通在內(nèi)的所有過(guò)程都將轉(zhuǎn)向使用電能，這將需要功率半導(dǎo)體。盡管在過(guò)去幾年中，我們已經(jīng)看到風(fēng)能、太陽(yáng)能和儲(chǔ)能電站的大量擴(kuò)展，但實(shí)際上我們才剛剛起步，清潔能源業(yè)務(wù)以及由此對(duì)功率半導(dǎo)體的需求將超出任何人的預(yù)期。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經(jīng)理
未來(lái)的電力電子技術(shù)會(huì)朝著高功率密度化、智能化、高度定制化方向去發(fā)展。
高功率密度化：第三代半導(dǎo)體技術(shù)的推廣和普及，助力功率半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了高壓、高頻、高效率方向的蛻變。高壓器件簡(jiǎn)化了電力電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，高頻器件可以極大程度地降低電感電容等無(wú)源器件的尺寸，高效率的器件節(jié)約了散熱器的體積。綜上所述可以實(shí)現(xiàn)功率密度質(zhì)的飛躍。
智能化：軟件和硬件的深度結(jié)合以及各種傳感器的賦能，可以實(shí)現(xiàn)更加智能的能量轉(zhuǎn)換。根據(jù)不同的工況靈活匹配多種控制和調(diào)制模式，從而達(dá)到極致的用戶體驗(yàn)。
高度定制化：隨著同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，“一招鮮吃遍天”的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去。只有深度挖掘細(xì)分行業(yè)的需求才有可能有一席之地。需要深度研究細(xì)分應(yīng)用的特點(diǎn)和需求，定制出高度匹配的產(chǎn)品，才不會(huì)陷入“內(nèi)卷”的競(jìng)爭(zhēng)局面。
Q2：電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)和核心，沒(méi)有領(lǐng)先的器件，就沒(méi)有領(lǐng)先的設(shè)備，電力電子器件對(duì)電力電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展起著決定性的作用。反過(guò)來(lái)，越來(lái)越細(xì)分的傳統(tǒng)行業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)對(duì)器件和材料又提出了新的需求，促進(jìn)了材料及器件的快速發(fā)展。請(qǐng)您詳細(xì)分析一下上游的材料和器件產(chǎn)業(yè)與下游的應(yīng)用行業(yè)之間如何保持一種相互促進(jìn)及和諧發(fā)展的關(guān)系？以及保持共贏的模式是怎樣的？
Pramod Patil
安森美電源方案事業(yè)群資深首席產(chǎn)品推廣工程師
在過(guò)去的兩到三年里，安森美(onsemi)發(fā)現(xiàn)與主要客戶簽訂長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議有助于取得良好的平衡，以實(shí)現(xiàn)和保持一種非常好的相互促進(jìn)及和諧發(fā)展的關(guān)系。
長(zhǎng)期供應(yīng)模式有助于上游和下游行業(yè)通過(guò)及時(shí)交流技術(shù)和供應(yīng)要求的信息，實(shí)現(xiàn)合作共贏。
Doug Bailey
Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁
供需規(guī)則適用于電力電子設(shè)備，就像適用于其他所有事物一樣。功率半導(dǎo)體所需的材料在地球上很豐富（硅、碳、鎵、氮），因此供應(yīng)只是資本配置和交貨時(shí)間的問(wèn)題。半導(dǎo)體工業(yè)是現(xiàn)代人類創(chuàng)造力的奇跡，不會(huì)對(duì)清潔電能發(fā)電、輸電和用電系統(tǒng)的推廣構(gòu)成制約。
具體從Power Integrations的角度來(lái)看，我們嚴(yán)密管理供應(yīng)鏈，擁有關(guān)鍵的制造設(shè)備，并與我們的制造伙伴建立緊密的關(guān)系。因此，即使在市場(chǎng)出現(xiàn)短缺的情況下，我們也能為客戶盡量縮短交貨期。
Q3：工業(yè)級(jí)和車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的本質(zhì)區(qū)別是什么，功率半導(dǎo)體有低、中、高壓之分，請(qǐng)問(wèn)哪些產(chǎn)品適合應(yīng)用于新能源汽車，哪些更適合新能源發(fā)電領(lǐng)域？
趙利忠
三菱電機(jī)半導(dǎo)體大中國(guó)區(qū)項(xiàng)目經(jīng)理
車規(guī)功率半導(dǎo)體相比消費(fèi)和工業(yè)產(chǎn)品，從芯片定義、設(shè)計(jì)、原材料采購(gòu)、供應(yīng)商管理、生產(chǎn)制造過(guò)程、小批量和批量供貨以及售后，都需要嚴(yán)格遵守車規(guī)芯片開(kāi)發(fā)流程、質(zhì)量管理體系(IATF16949)、驗(yàn)證要求(例如，AQG324，AEC Q-100)等,對(duì)可靠性、質(zhì)量一致性、環(huán)境（耐久、高低溫、振動(dòng)、沖擊等）、供貨周期以及驗(yàn)證試驗(yàn)等要求更高，甚至要求按照ISO26262對(duì)系統(tǒng)和流程體系進(jìn)行功能安全認(rèn)證以確保車輛行駛安全。
功率半導(dǎo)體的高、中、低壓，在不同的應(yīng)用中分類也不盡相同。對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，低壓MOSFET（小于100V）在車上用量大，應(yīng)用場(chǎng)景多且復(fù)雜。中高壓的功率器件（大于100V），主要應(yīng)用于主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC、PTC和空調(diào)壓縮機(jī)等產(chǎn)品。如100V~250V的MOSFET廣泛用于A00級(jí)小型電動(dòng)汽車的電驅(qū)系統(tǒng)；650V~900V的IGBT或MOSFET廣泛用于搭載400V動(dòng)力電池平臺(tái)的汽車；800V動(dòng)力電池高電壓平臺(tái)，目前1200V~1300V的碳化硅MOSFET是主流應(yīng)用，1200V的IGBT模塊在降本方案中也有應(yīng)用。
而對(duì)于新能源發(fā)電領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)不同的電壓等級(jí)和拓?fù)洌?50V單管到6500V功率模塊都有其應(yīng)用市場(chǎng)。例如，中大型發(fā)電站使用的組串式或者集中式逆變器，1200V和1700V的IGBT模塊，由于具有更好的成本優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為主流選擇，但從并聯(lián)設(shè)計(jì)方面考慮，1200V和1700V的100*140新封裝IGBT模塊占比會(huì)逐漸提高，另外，3300V和6500V的高壓IGBT模塊也占據(jù)一部分市場(chǎng)份額。
水原德健
羅姆半導(dǎo)體（北京）有限公司技術(shù)中心總經(jīng)理
功率器件的功率容量和工作頻段優(yōu)勢(shì)因材料和原件結(jié)構(gòu)而異。目前，市場(chǎng)上基本按下圖劃分幾種材料功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用場(chǎng)景。當(dāng)?shù)皖l、高壓的情況下適用硅基IGBT，既是高頻又是高壓的情況下，適用碳化硅MOSFET。而GaN則更多地適用于中功率、高頻的應(yīng)用場(chǎng)景。
Sravan Vanaparthy
安森美電源方案事業(yè)群工業(yè)方案部高級(jí)總監(jiān)
從本質(zhì)上說(shuō)，用于汽車或工業(yè)的功率器件是相似的，但汽車應(yīng)用中的電池電壓等級(jí)決定了功率器件的電壓等級(jí)。例如，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)中的400V電池電壓需要750V的IGBT或750V的SiC，同樣，800V的電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)需要1200V的SiC MOSFET或1200V的IGBT。而在工業(yè)領(lǐng)域，使用何種電壓等級(jí)的器件取決于終端系統(tǒng)的額定功率或應(yīng)用。對(duì)于住宅級(jí)太陽(yáng)能逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)車充電樁，650V的IGBT或SiC MOSFET更受歡迎。對(duì)于商業(yè)和大型太陽(yáng)能逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)車充電樁，需要更高電壓的功率器件如950V、1200V IGBT，以及1200V、1700V的SiC MOSFET。
Doug Bailey
Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁
實(shí)際上，就Power Integrations而言，工業(yè)級(jí)和車規(guī)級(jí)之間沒(méi)有區(qū)別。我們所有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都符合汽車質(zhì)量、長(zhǎng)期可靠性和耐用性的規(guī)范。汽車認(rèn)證需要完成一些額外的測(cè)試和一些文書(shū)工作，但從根本上來(lái)說(shuō)，昂貴的工業(yè)資本設(shè)備只能接受最佳質(zhì)量，因此我們不會(huì)在生產(chǎn)線或質(zhì)量體系上進(jìn)行差異化。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經(jīng)理
工業(yè)級(jí)和汽車級(jí)本質(zhì)區(qū)別是質(zhì)量管理體系和認(rèn)證體系的不同。車規(guī)級(jí)器件對(duì)器件的失效率、可靠性和一致性有著更高的要求。新能源汽車比較常用的功率器件是750V~1200V的IGBT，現(xiàn)如今SiC MOSFET也日益成為主流的方案。新能源發(fā)電領(lǐng)域覆蓋功率段比較廣，小到幾百瓦，大到幾兆瓦,對(duì)低、中、高電壓的功率半導(dǎo)體器件都有需求。300V以內(nèi)的Si MOSFET主要用于儲(chǔ)能和光伏微逆，600V的IGBT和超級(jí)結(jié)MOS主要用于戶用和工商業(yè)儲(chǔ)能，950V和1200V的IGBT主要用于光伏電站和儲(chǔ)能電站。
Q4：在新能源發(fā)電領(lǐng)域，風(fēng)電和光伏因?yàn)榘l(fā)電不穩(wěn)定，對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)生巨大需求，那么您認(rèn)為儲(chǔ)能的快速興起將對(duì)功率半導(dǎo)體產(chǎn)生哪些需求？
趙天意
英飛凌科技零碳工業(yè)功率事業(yè)部、大中華區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)
儲(chǔ)能始終與發(fā)電、輸電、配電以及用電密不可分。再生能源是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，這也讓隨時(shí)隨地按需提供電力這一需求更具挑戰(zhàn)性。
同時(shí)，電網(wǎng)正在從生產(chǎn)端（發(fā)電廠）向消費(fèi)端（工業(yè)部門(mén)和居民用戶）的單向流動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨葟?fù)雜的分布式網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)型和固定型儲(chǔ)能系統(tǒng)因此成為整個(gè)電力產(chǎn)業(yè)鏈中至關(guān)重要的一部分。這就要求無(wú)論是電力供應(yīng)鏈上各個(gè)環(huán)節(jié)的高效電力轉(zhuǎn)換，還是使儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最高效率的電池管理，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)。并且在這些應(yīng)用場(chǎng)景中，能源轉(zhuǎn)換效率是重要的目標(biāo)，這對(duì)功率半導(dǎo)體的性能要求非常高。由于從電力生產(chǎn)到消費(fèi)的每個(gè)環(huán)節(jié)都可能成為系統(tǒng)中一個(gè)活躍的智能節(jié)點(diǎn)，因此由英飛凌半導(dǎo)體所賦予的能源效率在所有環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。
目前，儲(chǔ)能市場(chǎng)對(duì)功率半導(dǎo)體的需求旺盛，主要技術(shù)領(lǐng)域是功率變換和電池管理，未來(lái)隨著固態(tài)開(kāi)關(guān)技術(shù)的成熟，將替代傳統(tǒng)的低壓電器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的分?jǐn)嗪捅Ｗo(hù)以及智能管理。
胡博
三菱電機(jī)半導(dǎo)體大中國(guó)區(qū)項(xiàng)目經(jīng)理
功率半導(dǎo)體（IGBT、MOSFET等）作為儲(chǔ)能變流器的核心元器件，起著交直或者直交變換的作用。為了提高變換效率，常見(jiàn)的中大功率DC 1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)多采用1200V半橋IGBT模塊搭建三電平拓?fù)洌湫枨笠搽S著儲(chǔ)能市場(chǎng)的快速發(fā)展而顯著增長(zhǎng)。
Sravan Vanaparthy
安森美電源方案事業(yè)群工業(yè)方案部高級(jí)總監(jiān)
鑒于可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性和能源成本的巨大變化，我們看到對(duì)儲(chǔ)能解決方案的需求顯著增加。今天，與所有其他形式的能源生產(chǎn)相比，由光伏+儲(chǔ)能產(chǎn)生的能源是最低的LCOE（平準(zhǔn)化能源成本）成本。由于較低的LCOE和大大提升的投資回報(bào)率，我們看到更多的太陽(yáng)能裝置（包括住宅和公用事業(yè)）開(kāi)始融合儲(chǔ)能系統(tǒng)。
Doug Bailey
Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁
儲(chǔ)能是可再生能源三足鼎立中的第三支柱，與風(fēng)能和太陽(yáng)能并列。為了使我們的社會(huì)擺脫化石燃料的束縛，并作為多云無(wú)風(fēng)時(shí)期的備用能源，我們需要存儲(chǔ)豐沛時(shí)期產(chǎn)生的多余能源，否則就需要在陸地上遠(yuǎn)距離傳輸轉(zhuǎn)移這些能源。功率半導(dǎo)體用于充電系統(tǒng)和逆變器系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能和風(fēng)能的存儲(chǔ)和釋放，因此電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能是一個(gè)主要的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經(jīng)理
儲(chǔ)能應(yīng)用需要功率半導(dǎo)體有著更低的損耗，更高的可靠性，更強(qiáng)的抗沖擊能力。
（1）儲(chǔ)能應(yīng)用需要頻繁的充放電，器件具備更好的性能意味著更低的電能轉(zhuǎn)化的折損。
（2）電池屬于易燃易爆品，并且價(jià)格昂貴。發(fā)生故障后的損失也比較大，因此需要功率半導(dǎo)體更加安全可靠。
（3）儲(chǔ)能應(yīng)用需要在短時(shí)間內(nèi)充電和放電，功率半導(dǎo)體的負(fù)載波動(dòng)很大。需要功率器件有足夠的溫度沖擊能力。
Q5：目前儲(chǔ)能領(lǐng)域越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，請(qǐng)問(wèn)貴公司在產(chǎn)品和戰(zhàn)略方面有什么樣的新布局，如何看待未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展？在儲(chǔ)能領(lǐng)域，貴公司有哪些解決方案？
趙天意
英飛凌科技零碳工業(yè)功率事業(yè)部、大中華區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)
高效的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)是能源轉(zhuǎn)型的支柱。為了實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)，全球正加速發(fā)展綠色可再生能源，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的低碳化轉(zhuǎn)型。但可再生能源具有產(chǎn)生的電力隨天氣和季節(jié)的變化而變化，并且太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電需要電網(wǎng)日益去中心化等特點(diǎn)，這使得能夠適應(yīng)太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電特殊性的高性能、數(shù)字化能源基礎(chǔ)設(shè)施成為可再生能源轉(zhuǎn)型成功的先決條件。新能源大規(guī)模裝機(jī)，電力體制改革，都給儲(chǔ)能帶來(lái)更多的市場(chǎng)價(jià)值以及更優(yōu)越的市場(chǎng)化環(huán)境。國(guó)家對(duì)于智能電網(wǎng)的規(guī)劃和建造，也大大提升儲(chǔ)能在電力發(fā)展系統(tǒng)里的地位和發(fā)展機(jī)會(huì)。先進(jìn)且高效的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠幫助補(bǔ)償電壓波動(dòng)，保持電網(wǎng)平衡，避免不必要的能源浪費(fèi)。據(jù)市場(chǎng)專家預(yù)計(jì)，2030年全球儲(chǔ)能裝置的年儲(chǔ)能容量將達(dá)到30GW以上。
儲(chǔ)能系統(tǒng)由電池系統(tǒng)和PCS兩部分組成，而電能通過(guò)PCS在電池和電網(wǎng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換。英飛凌科技具有完整的產(chǎn)品線，可以提供電池管理系統(tǒng)和PCS系統(tǒng)中需要的功率器件、驅(qū)動(dòng)芯片、MCU控制芯片、傳感器、WIFI和藍(lán)牙芯片以及安全認(rèn)證芯片等完整的解決方案。
面對(duì)電網(wǎng)側(cè)的PCS系統(tǒng)，英飛凌為客戶和伙伴提供了更多樣化的產(chǎn)品解決方案：從分立器件到模塊方案，完整覆蓋了從小于10kW到大于1MW的各功率段的市場(chǎng)需求。作為在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)連續(xù)近20年市場(chǎng)份額第一的市場(chǎng)領(lǐng)跑者，英飛凌憑借在IGBT功率模塊技術(shù)和生產(chǎn)上的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，為儲(chǔ)能應(yīng)用，尤其是超大功率段的應(yīng)用可靠性和安全性保駕護(hù)航。同時(shí)，英飛凌也一直在積極推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，最新的IGBT7技術(shù)和碳化硅技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率，為客戶和伙伴帶來(lái)更高的附加值提供了更多的可能性。
其中，應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)中的英飛凌650V與1200V CoolSiC? MOSFET產(chǎn)品能夠降低功率半導(dǎo)體損耗50%，從而提供更多能量，因此將超結(jié)MOSFET變更為CoolSiC? MOSFET，可在不增加電池尺寸的情況下，額外提供2%左右能量。同時(shí)，英飛凌CoolSiC? MOSFET與英飛凌的EiceDRIVER?柵極驅(qū)動(dòng)器IC能夠形成互補(bǔ)，以充分利用SiC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在效率、尺寸、重量、可靠性等方面帶來(lái)積極影響，實(shí)現(xiàn)最大系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。
胡博
三菱電機(jī)半導(dǎo)體大中國(guó)區(qū)項(xiàng)目經(jīng)理
三菱電機(jī)針對(duì)儲(chǔ)能領(lǐng)域主推的是第7代IGBT模塊。儲(chǔ)能系統(tǒng)具有雙向變換功能，特別是儲(chǔ)能狀態(tài)時(shí)，主要是二極管導(dǎo)通，可靠的、堅(jiān)固的二極管設(shè)計(jì)至關(guān)重要。三菱電機(jī)第7代IGBT模塊內(nèi)采用RFC（Relaxed Field of Cathode）二極管，提高了抗浪涌電流沖擊能力及I2t，即使在窄脈沖、小電流及低溫等惡劣工況下，依然能平穩(wěn)開(kāi)關(guān)，從而有助于提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠性。
對(duì)于中小功率儲(chǔ)能變流器，我司主推額定電壓1200V、1700V，額定電流300A、450A、600A等平板型NX封裝以及62mm型標(biāo)準(zhǔn)封裝半橋IGBT模塊，與現(xiàn)有的市場(chǎng)主流產(chǎn)品封裝兼容，同時(shí)我們也提供預(yù)涂硅脂型、壓接端子型及并聯(lián)配組型等附加選項(xiàng)供客戶選擇。
針對(duì)更大功率的儲(chǔ)能變流器，為了減小IGBT并聯(lián)個(gè)數(shù)并提高功率密度，三菱電機(jī)主推LV100封裝半橋IGBT模塊，額定電壓包含1200V和1700V，額定電流涵蓋800A和1200A。2個(gè)1200V/1200A IGBT模塊并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)DC 1500V三電平1.5MVA儲(chǔ)能變流器，相對(duì)傳統(tǒng)1200V/600A IGBT 4并聯(lián)解決方案，變流器體積更小、可靠性更高。
水原德健
羅姆半導(dǎo)體（北京）有限公司技術(shù)中心總經(jīng)理
IGBT作為儲(chǔ)能逆變器、光伏逆變器的核心器件之一，發(fā)揮著重要作用。隨著全球電動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)功率模塊的需求已經(jīng)達(dá)到了前所未有的程度，相關(guān)產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模急劇擴(kuò)大，幾乎超出了芯片制造商的產(chǎn)能提升速度。在這樣的背景下，羅姆開(kāi)發(fā)出適用于工業(yè)設(shè)備的1200V IGBT “RGA系列”產(chǎn)品，成為業(yè)內(nèi)先進(jìn)的IGBT解決方案。
并且，羅姆與賽米控丹佛斯在IGBT多源供應(yīng)方面進(jìn)一步加強(qiáng)了合作。今年4月份，賽米控丹佛斯推出配備羅姆1200V IGBT的功率模塊，計(jì)劃推出額定電流等級(jí)10A～150A的功率模塊“MiniSKiiP?”，這款功率模塊中配備了羅姆的1200V IGBT “RGA系列”芯片。MiniSKiiP?功率模塊采用無(wú)銅底板和彈簧連接這兩大特色技術(shù)，并融合了非常適用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)的RGA系列的優(yōu)勢(shì)，從而成為低功率領(lǐng)域的理想解決方案。
Sravan Vanaparthy
安森美電源方案事業(yè)群工業(yè)方案部高級(jí)總監(jiān)
安森美在為直流耦合儲(chǔ)能系統(tǒng)和交流耦合儲(chǔ)能系統(tǒng)提供高能效的、具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。安森美具備寬廣的功率器件組合，包括各種分立的和模塊封裝的IGBT和SiC，用于從住宅系統(tǒng)(6KW-20KW)到公用事業(yè)級(jí)(100kW-220kW)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
Doug Bailey
Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁
Power Integrations基于我們高度集成的SCALE?和SCALE-2?技術(shù)開(kāi)發(fā)了一系列專門(mén)針對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)能應(yīng)用的門(mén)極驅(qū)動(dòng)器，與基于分立驅(qū)動(dòng)器級(jí)的典型解決方案相比，我們的產(chǎn)品可顯著減少元件數(shù)量和PCB尺寸。高集成度還可以提高可靠性，因?yàn)楦俚脑馕吨俚臐撛诠收显颉Ｒ虼耍褂肧CALE和SCALE-2門(mén)極驅(qū)動(dòng)器可以改善整個(gè)系統(tǒng)的MTBF（平均無(wú)故障時(shí)間）。
與太陽(yáng)能應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)之一涉及過(guò)電壓保護(hù)。在正常工作期間（當(dāng)負(fù)載在標(biāo)準(zhǔn)溫度下連接時(shí)），與功率開(kāi)關(guān)的最大耐壓相比，太陽(yáng)能逆變器的直流母線電壓相對(duì)較低。因此，有足夠的電壓“裕量”來(lái)處理功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)可能發(fā)生的任何過(guò)電壓。因此，使用有源鉗位方法可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)這些開(kāi)關(guān)的可靠保護(hù)。然而，太陽(yáng)能逆變器（更準(zhǔn)確地說(shuō)是太陽(yáng)能電池板）的開(kāi)路電壓，特別是在低溫下，可能會(huì)導(dǎo)致直流母線電壓增加到接近功率開(kāi)關(guān)的最大耐壓。在此期間，任何標(biāo)準(zhǔn)有源鉗位電路都可能導(dǎo)致功率開(kāi)關(guān)意外開(kāi)通。在最好的情況下，這會(huì)導(dǎo)致額外的損耗并增加EMI，但在最壞的情況下，結(jié)果可能是太陽(yáng)能變換器完全損壞。為了解決這一問(wèn)題，Power Integrations開(kāi)發(fā)了一種先進(jìn)的有源鉗位技術(shù)，名為“動(dòng)態(tài)高級(jí)有源鉗位(DA2C)”，該技術(shù)可自動(dòng)激活和停用鉗位功能，從而使太陽(yáng)能逆變器能夠在所有應(yīng)用條件下安全工作。
Power Integrations還設(shè)計(jì)了高度可靠的即插即用型驅(qū)動(dòng)器，這些驅(qū)動(dòng)器（例如2SP0320和2SP0325）已成為風(fēng)電系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通常，在變速風(fēng)電系統(tǒng)中，需要采用變槳控制來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片，以適應(yīng)實(shí)際的系統(tǒng)和風(fēng)力條件。這些變槳控制變換器還使用由Power Integrations的2SC0108T IGBT驅(qū)動(dòng)核等產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)的IGBT。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經(jīng)理
儲(chǔ)能市場(chǎng)在未來(lái)幾年內(nèi)還將持續(xù)成為熱門(mén)的賽道，對(duì)功率半導(dǎo)體的需求也會(huì)持續(xù)強(qiáng)勁。同時(shí)作為新興發(fā)展的行業(yè)，新項(xiàng)目的機(jī)會(huì)比較多。儲(chǔ)能也是銀茂微近年來(lái)重點(diǎn)發(fā)力的方向。銀茂微今年推出的新產(chǎn)品主要是針對(duì)于儲(chǔ)能應(yīng)用的，比如適用于1500V電池系統(tǒng)的GT225TL120P4H模塊，可以實(shí)現(xiàn)220kW的功率；再比如適用于1000V電池系統(tǒng)的GT400TL65P4H模塊，可以實(shí)現(xiàn)120kW的輸出功率。
Q6:IGBT和SiC分別為第二代、第三代功率器件的代表，那么在新能源汽車領(lǐng)域中，誰(shuí)的應(yīng)用會(huì)更多一些，SiC在新能源汽車中的優(yōu)勢(shì)有哪些？貴公司在新能源汽車領(lǐng)域有怎樣的技術(shù)優(yōu)勢(shì)或者市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)？
趙利忠
三菱電機(jī)半導(dǎo)體大中國(guó)區(qū)項(xiàng)目經(jīng)理
車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體在電動(dòng)車中的主要增量來(lái)源為電驅(qū)動(dòng)以及充電樁模塊，更高的電壓、功率需求帶動(dòng)整車主流器件從低壓MOSFET轉(zhuǎn)向IGBT、SiC-MOSFET模塊等。從發(fā)展路徑來(lái)看，更高功率密度、更小的體積、更低的損耗是功率半導(dǎo)體技術(shù)演進(jìn)的重點(diǎn)方向，其中材料體系將從Si往SiC方向演變。作為第三代半導(dǎo)體的代表，SiC-MOSFET是新能源汽車用功率模塊的趨勢(shì)。但是，從目前來(lái)看，IGBT模塊占比更高，其主要集中在中端車應(yīng)用，例如A級(jí)車，數(shù)量最大。SiC-MOSFET由于成本問(wèn)題，還主要應(yīng)用在高端豪華車型，隨著成本的優(yōu)化以及高壓直流快充的普及，SiC-MOSFET的占比會(huì)逐漸提高。
碳化硅在新能源汽車中的優(yōu)勢(shì)主要有三個(gè)方面：（1）碳化硅模塊耐高壓特性，使其更適合高壓場(chǎng)合，更高的電池電壓便于實(shí)現(xiàn)高壓直流快充，提升用戶的充電體驗(yàn)。（2）碳化硅模塊的高頻和耐高溫特性，碳化硅MOSFET屬于多子器件，相對(duì)少子器件（IGBT模塊），開(kāi)關(guān)速度更快，易于實(shí)現(xiàn)高頻化，能減小被動(dòng)器件，如電容、電感的體積，而耐高溫特性可以降低散熱器的體積，因此更易實(shí)現(xiàn)整機(jī)的輕量化，節(jié)約更多的安裝空間，提高了汽車的碰撞安全性。（3）碳化硅模塊的高效率特性，在開(kāi)關(guān)損耗方面相對(duì)于Si-IGBT更加優(yōu)秀，碳化硅(SiC)可使電動(dòng)汽車的整體效率提高約5%至8%，能實(shí)現(xiàn)更好的續(xù)航里程，減少用戶的里程焦慮。
三菱電機(jī)從1997年開(kāi)始一直是混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車功率模塊行業(yè)的先驅(qū)。截止到2022年，已經(jīng)有超過(guò)2600萬(wàn)臺(tái)新能源汽車采用了三菱的車載功率模塊或芯片，在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。三菱電機(jī)車載功率模塊的優(yōu)勢(shì)主要包括小型化、低損耗以及高可靠性，三菱電機(jī)的J1A模塊在輕量化和小型化方面均優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，三菱電機(jī)的產(chǎn)品還用了很多新封裝技術(shù)，如一體化針翅、直接端子綁定技術(shù)（DLB）、樹(shù)脂密封技術(shù)，這些技術(shù)使得功率模塊的功率循壞和熱循環(huán)壽命更長(zhǎng)，且可以實(shí)現(xiàn)垂直、倒立安裝，有更高的安裝靈活性，另外，三菱還提供車載IGBT的專用驅(qū)動(dòng)芯片，集成了完善的保護(hù)功能，能更好的保護(hù)IGBT模塊。2015年量產(chǎn)的J1A模塊，至今裝車數(shù)量已經(jīng)超過(guò)280萬(wàn)顆，市場(chǎng)反饋為零失效，由此可見(jiàn)三菱電機(jī)車載模塊的高可靠性。2020年，三菱電機(jī)的車規(guī)碳化硅芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，新一代采用壓注模技術(shù)的車規(guī)碳化硅模塊即將推出。
水原德健
羅姆半導(dǎo)體（北京）有限公司技術(shù)中心總經(jīng)理
與傳統(tǒng)的硅器件相比，碳化硅（SiC）器件由于擁有低導(dǎo)通電阻特性以及出色的高溫、高頻和高壓性能，已經(jīng)成為下一代低損耗半導(dǎo)體可行的候選器件。此外，SiC讓設(shè)計(jì)人員能夠減少元件的使用，從而進(jìn)一步降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。SiC元器件的低導(dǎo)通電阻特性有助于顯著降低設(shè)備的能耗，從而有助于設(shè)計(jì)出能夠減少CO2排放量的環(huán)保型產(chǎn)品和系統(tǒng)。
其中，為應(yīng)對(duì)全球變暖，汽車的電氣化(xEV)正在發(fā)展。利用電池的直流電壓生成AC電壓用以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的逆變器單元需要通過(guò)高效化、高頻驅(qū)動(dòng)化、高電壓化，實(shí)現(xiàn)逆變器單元的小型化，延長(zhǎng)車輛行駛距離。羅姆將依靠SiC解決方案，跨越傳統(tǒng)元器件難以克服的困難。2020年推出的第4代SiC MOSFET，在改善短路耐受時(shí)間的前提下實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)超低導(dǎo)通電阻。另外，還具有低開(kāi)關(guān)損耗和支持15V柵-源電壓等特點(diǎn)，將其安裝在車載主機(jī)逆變器中，將非常有助于電動(dòng)汽車延長(zhǎng)續(xù)航里程和減小電池的尺寸。
作為全球第一家開(kāi)始量產(chǎn)SiC MOSFET的企業(yè)，羅姆在碳化硅產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)方面一直是行業(yè)佼佼者，擁有從裸芯片到封裝產(chǎn)品的豐富碳化硅產(chǎn)品陣容。通過(guò)開(kāi)發(fā)可以減輕環(huán)境負(fù)荷的先進(jìn)碳化硅產(chǎn)品的同時(shí)，利用垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體系，為客戶穩(wěn)定供應(yīng)高品質(zhì)的節(jié)能產(chǎn)品。
夏超
安森美中國(guó)區(qū)汽車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師
目前從市場(chǎng)表現(xiàn)來(lái)看，在新能源領(lǐng)域中，Si IGBT在中低端車型當(dāng)中的比例大一些，SiC MOSFET在中高端及高性能車型中的應(yīng)用占比要高一些；相較于傳統(tǒng)的Si IGBT器件，SiC MOSFET具有更低的能量損耗、更小的封裝尺寸、更高的開(kāi)關(guān)頻率、更優(yōu)秀的耐高溫及散熱能力，逐步成為新能源汽車主機(jī)廠的上車首選。
安森美的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于，作為一家全球性的企業(yè)，很早就在SiC領(lǐng)域進(jìn)行了技術(shù)布局與產(chǎn)業(yè)整合，對(duì)Fairchild半導(dǎo)體、GT Advanced Technologies (GTAT)等企業(yè)的收購(gòu)極大地增強(qiáng)了安森美在SiC領(lǐng)域的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的能力，近期我們正在考慮投資，對(duì)在美國(guó)、捷克及韓國(guó)等地的SiC工廠進(jìn)行升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)SiC芯片產(chǎn)量的進(jìn)一步提升，并提升車規(guī)級(jí)SiC市場(chǎng)的份額。與此同時(shí)，安森美也在不斷優(yōu)化升級(jí)SiC芯片的結(jié)構(gòu)與性能，向客戶提供更為高效的應(yīng)用體驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)而不懈努力。
市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)方面，隨著目前SiC功率器件在新能源汽車上的逐步普及，越來(lái)越多的車企更傾向于選擇SiC功率器件作為其電驅(qū)平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置。近期，如蔚來(lái)、寶馬、極氪以及緯湃科技等廠商積極選擇與安森美合作，作為其高性能電驅(qū)平臺(tái)SiC器件的長(zhǎng)期供應(yīng)伙伴。
陸濤
安森美汽車主驅(qū)功率模塊產(chǎn)品線經(jīng)理
安森美針對(duì)新能源汽車推出了一系列的產(chǎn)品，對(duì)于IGBT我們有VE-Tract系列的功率模塊，對(duì)于SiC，我們有EliteSiC。其中我們用在電驅(qū)里的900V的EliteSiC市場(chǎng)反饋非常不錯(cuò)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候充分考慮了已獲得市場(chǎng)廣泛應(yīng)用的單面直接散熱(SSDC)封裝的特點(diǎn)，也就是它的雜散電感相對(duì)比較大，然后SiC的開(kāi)關(guān)速度比較快，這樣會(huì)容易形成比較高的關(guān)斷尖峰電壓，如果為了避免這個(gè)比較高的尖峰電壓而采取限制SiC的開(kāi)關(guān)速度，會(huì)使得SiC快速開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)得不到發(fā)揮，我們針對(duì)這個(gè)應(yīng)用把擊穿電壓BV設(shè)計(jì)到了900V，這樣可以使得SiC可以工作在高速下，同時(shí)也無(wú)懼比較高的尖峰電壓，這樣也不需要客戶在使用上需要妥協(xié)效率和速度。
Doug Bailey
Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁
SiC晶體管是“可控電阻”，而IGBT基本上是具有壓降的PN結(jié)。這意味著IGBT可以低本高效的方式換向大量電流，但在輕載時(shí)，固定壓降會(huì)導(dǎo)致效率低下，這是一項(xiàng)缺點(diǎn)。在這種情況下，SiC具有切實(shí)價(jià)值，因?yàn)榭梢圆⒙?lián)放置所需數(shù)量的晶體管，從而大大降低損耗。大多數(shù)乘用車大部分時(shí)間都在相對(duì)較輕的負(fù)載下巡航（非常適合SiC），但有時(shí)需要完全加速（非常適合IGBT）。混合模式逆變器或雙電機(jī)系統(tǒng)可兩者兼顧：一個(gè)用于加速，一個(gè)用于巡航。
Q7:功率半導(dǎo)體朝著高壓、高頻、大功率方向發(fā)展，散熱性和可靠性至關(guān)重要，請(qǐng)問(wèn)大功率IGBT有哪些主流封裝方式，如何才能更好地保證產(chǎn)品的可靠性？
趙天意
英飛凌科技零碳工業(yè)功率事業(yè)部、大中華區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)
英飛凌一直是IGBT封裝標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)踐行者，產(chǎn)品組合包括不同的先進(jìn)IGBT功率模塊產(chǎn)品系列，它們擁有不同的電路結(jié)構(gòu)、芯片配置和電流電壓等級(jí)，適用于幾乎所有應(yīng)用。
適用于大功率，高要求的牽引和工業(yè)應(yīng)用的IHM/IHV B系列，PrimePACK?和XHP?系列功率模塊，經(jīng)過(guò)數(shù)十年現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，具有高可靠性、出色性能、高效率和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。
市場(chǎng)知名的62mm、Easy和Econo系列，適用于中功率以及低功率緊湊型逆變器的應(yīng)用需求，具備靈活性和優(yōu)化的電氣性能，并具有高可靠性。其中，由英飛凌引領(lǐng)封裝工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Easy系列，其機(jī)械特性，物理特性非常適合當(dāng)今的IGBT技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更高功率密度和更低系統(tǒng)成本。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和封裝技術(shù)的不斷進(jìn)步，中低功率模塊開(kāi)始慢慢滲透進(jìn)入大功率的應(yīng)用市場(chǎng)，為尋求靈活以及可擴(kuò)展的功率模塊解決方案的客戶提供了更廣泛的產(chǎn)品選擇。
此外，憑借對(duì)系統(tǒng)和應(yīng)用的深入理解，通過(guò)與客戶的緊密溝通合作，英飛凌不斷推陳出新，為客戶及伙伴提供產(chǎn)品定制化的服務(wù)，帶來(lái)差異化的創(chuàng)新方案，豐富的拓?fù)浜挽`活的芯片配置，助力客戶及伙伴在蓬勃發(fā)展的行業(yè)里始終占有先機(jī)。
胡博
三菱電機(jī)半導(dǎo)體大中國(guó)區(qū)項(xiàng)目經(jīng)理
通常的IGBT功率模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)是在DBC（Direct Bond Copper,直接覆銅）陶瓷基板上裝配IGBT和二極管硅片，并在下面焊接底板。DBC陶瓷基板多采用Al2O3、AlN或Si3N4等絕緣材料，并在其兩側(cè)覆銅，以便進(jìn)行焊接。三菱電機(jī)第7代IGBT模塊采用新的IMB（Insulated Metal Baseplate）結(jié)構(gòu)，將絕緣層與底板通過(guò)熱壓的方式連接在一起，也即所謂一體化基板技術(shù)，消除了絕緣層與底板之間的焊接層，從而避免了IGBT殼溫變化引起的焊接層開(kāi)裂問(wèn)題，大大提供了IGBT可靠性—溫度循環(huán)壽命。
對(duì)于IGBT內(nèi)部灌封材料，目前絕大多數(shù)IGBT功率模塊廠商采用硅膠灌封方式，我司第7代NX封裝和LV100封裝IGBT模塊采用高溫DP（Direct Potting）樹(shù)脂來(lái)進(jìn)行灌封，DP樹(shù)脂可以更加牢固地固定住連接至IGBT硅片表面的綁定線，有效緩解綁定線與硅片的應(yīng)力變化，從而提高了IGBT可靠性—功率循環(huán)壽命。同時(shí)DP樹(shù)脂能實(shí)現(xiàn)高氣密性。
Pramod Patil
安森美電源方案事業(yè)群資深首席產(chǎn)品推廣工程師
安森美為新能源汽車領(lǐng)域提供大量的解決方案，包括基于模塊的封裝、直接鍵合銅技術(shù)、壓合封裝和半橋/全橋模塊，以改善散熱和提高可靠性，其中，大功率IGBT對(duì)應(yīng)用至關(guān)重要，我們的方案供客戶根據(jù)其特定應(yīng)用靈活選擇，以開(kāi)發(fā)穩(wěn)定可靠而簡(jiǎn)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
Doug Bailey
Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁
頂級(jí)制造商生產(chǎn)的IGBT和SiC模塊具有出色的內(nèi)在可靠性。如果它們出現(xiàn)故障，通常不是制造問(wèn)題或磨損所致，而由于環(huán)境應(yīng)力過(guò)大，例如過(guò)熱、過(guò)壓或驅(qū)動(dòng)器不良。Power Integrations的所有產(chǎn)品都集成了完善的安全和保護(hù)特性，我們的門(mén)極驅(qū)動(dòng)器也不例外，最近發(fā)布的兩款產(chǎn)品就體現(xiàn)了這一點(diǎn)。
SCALE-iFlex? LT NTC系列IGBT/SiC模塊門(mén)極驅(qū)動(dòng)器基于前面談到的成熟可靠的SCALE?-2技術(shù)設(shè)計(jì)而成，適配流行的100mm×140mm新型雙通道IGBT模塊，例如三菱的LV100和英飛凌的XHP 2以及耐壓在2300V以內(nèi)的其碳化硅(SiC)衍生品。SCALE-iFlex產(chǎn)品系列能夠非常專業(yè)地處理并聯(lián)，可以消除五分之一的模塊，而不會(huì)損失性能或電流降額。SCALE-iFlex LT NTC驅(qū)動(dòng)器增加了一個(gè)隔離式NTC輸出，可實(shí)現(xiàn)變換器系統(tǒng)的精確溫升管理，有助于實(shí)現(xiàn)精確的均流控制并降低硬件復(fù)雜性，尤其是可簡(jiǎn)化用于增強(qiáng)系統(tǒng)可觀測(cè)性和整體性能的電纜和連接器。
新款單通道即插即用型1SP0635V2A0D門(mén)極驅(qū)動(dòng)器適用于耐壓在3300V以內(nèi)的190mmx140mm IHM和IHV IGBT模塊。該門(mén)極驅(qū)動(dòng)器將Power Integrations成熟可靠的SCALE-2?開(kāi)關(guān)性能和保護(hù)特性與可配置的隔離串行輸出接口相結(jié)合，增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)器的設(shè)定靈活性，且能提供全面的遙測(cè)報(bào)告，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的壽命估算。其內(nèi)部集成了包括溫度、器件和母線狀態(tài)信息在內(nèi)的多個(gè)檢測(cè)電路，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并增強(qiáng)可觀測(cè)性、控制性和可靠性。應(yīng)用領(lǐng)域包括軌道牽引逆變器、電網(wǎng)和中壓變頻器。
Q8:隨著新能源市場(chǎng)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的功率半導(dǎo)體爭(zhēng)相入局，貴公司在新能源市場(chǎng)有著怎樣的布局？可從技術(shù)、產(chǎn)品和市場(chǎng)定位方面具體談一下。可否分享下貴公司在新能源行業(yè)的未來(lái)展望以及預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)？
趙天意
英飛凌科技零碳工業(yè)功率事業(yè)部、大中華區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)
作為全球功率半導(dǎo)體領(lǐng)軍企業(yè)，英飛凌非常看好新能源行業(yè)未來(lái)的發(fā)展前景，積極賦能新能源生產(chǎn)與應(yīng)用，致力于在電能鏈條的每個(gè)環(huán)節(jié)提升能效, 降低損耗, 助力社會(huì)實(shí)現(xiàn)低碳化，為世界注入無(wú)限綠色能源。為了強(qiáng)化低碳化形象，2023年4月，英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部正式更名為零碳工業(yè)功率事業(yè)部，也正說(shuō)明了綠色能源是英飛凌業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。
英飛凌功率半導(dǎo)體產(chǎn)品在提升整條能源全價(jià)值鏈效率，包括可再生能源發(fā)電、能源傳輸與配送、能源儲(chǔ)存與能源使用三個(gè)環(huán)節(jié)中扮演重要角色——發(fā)電端，促成可再生能源到電能的轉(zhuǎn)換，并不斷提高能源轉(zhuǎn)化的效率，減少損耗；輸配電網(wǎng)絡(luò)中，處于換流閥中的功率半導(dǎo)體是實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵單元，同時(shí)也大量?jī)?yōu)化電能質(zhì)量設(shè)備(無(wú)功補(bǔ)償，有源濾波等)的核心組成部分；用電端則覆蓋更廣泛的應(yīng)用。
目前，英飛凌的相關(guān)產(chǎn)品和解決方案已經(jīng)廣泛應(yīng)用于以光伏、風(fēng)電為代表的可再生能源發(fā)電，以充電樁、儲(chǔ)能為代表的電力基礎(chǔ)設(shè)施，以及以高鐵、新能源汽車、電動(dòng)卡車為代表的交通等領(lǐng)域。
據(jù)估算，在風(fēng)電領(lǐng)域，英飛凌的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)超過(guò)87,000臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)上都有應(yīng)用，這些風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年發(fā)電量可滿足4.7億人的需求，大概是占1/3的總?cè)丝冢辉谔?yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，英飛凌的產(chǎn)品運(yùn)用于總計(jì)超過(guò)160GW的光伏發(fā)電機(jī)組中，裝機(jī)容量約等于7座三峽水電站；在交通領(lǐng)域，英飛凌的相關(guān)解決方案應(yīng)用于超過(guò)2,400多列高鐵上，能夠滿足超過(guò)10億人次的出行需求。同時(shí)，英飛凌的產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)著超過(guò)30,000輛電動(dòng)大巴，為綠色低碳出行貢獻(xiàn)力量。
水原德健
羅姆半導(dǎo)體（北京）有限公司技術(shù)中心總經(jīng)理
在產(chǎn)品方面，羅姆通過(guò)融合功率器件、模擬IC（電源IC、驅(qū)動(dòng)IC）等技術(shù)，能夠從系統(tǒng)層面上優(yōu)化其性能。例如，碳化硅器件具有更高性能潛力，但是如果簡(jiǎn)單地在現(xiàn)有電路中替換硅器件，并不能充分地發(fā)揮其本身的性能。羅姆開(kāi)發(fā)了絕緣柵極驅(qū)動(dòng)器等模擬IC，能夠充分發(fā)揮碳化硅以及硅器件（IGBT）性能，同時(shí)結(jié)合檢測(cè)電流的分流電阻等周邊元器件，可以在系統(tǒng)層面上提供更好的性能和方案。
在產(chǎn)業(yè)合作方面，2018年，羅姆在德國(guó)杜塞爾夫開(kāi)設(shè)了“Power Lab”，能夠迅速在系統(tǒng)層面上幫助客戶評(píng)估功率器件以及進(jìn)行設(shè)計(jì)，幫助眾多汽車和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域廠商提高其設(shè)計(jì)效率。
2020年，羅姆與北汽新能源、聯(lián)合汽車電子以及臻驅(qū)科技分別建立了碳化硅聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，利用羅姆的碳化硅器件，共同開(kāi)發(fā)用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)逆變器以及高性能模塊等。并且，羅姆還被大陸集團(tuán)旗下緯湃科技選為碳化硅技術(shù)的首選供應(yīng)商，并就電動(dòng)汽車電力電子技術(shù)簽署了開(kāi)發(fā)合作協(xié)議。
2021年，羅姆與吉利汽車集團(tuán)締結(jié)了以碳化硅為核心的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，吉利將利用羅姆以碳化硅為核心的先進(jìn)功率解決方案，開(kāi)發(fā)高效電控系統(tǒng)和車載充電系統(tǒng)，以延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，降低電池成本并縮短充電時(shí)間。
2022年11月，深圳基本半導(dǎo)體有限公司與羅姆簽訂車載碳化硅功率器件戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議。此次簽約，雙方將充分發(fā)揮各自的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，就碳化硅功率器件的創(chuàng)新升級(jí)、性能提升等方面展開(kāi)深度合作，開(kāi)發(fā)出更先進(jìn)、更高效、更可靠的新能源汽車碳化硅解決方案。此外，作為第一批合作成果，融合了雙方技術(shù)的車載功率模塊將提供給多家大型汽車企業(yè)，用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力總成系統(tǒng)。
2022年11月，羅姆與馬自達(dá)汽車株式會(huì)社和今仙電機(jī)制作所就包括e-Axle在內(nèi)的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)單元中所搭載的逆變器和碳化硅功率模塊簽署了聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議。同年，羅姆的第4代SiC MOSFET和柵極驅(qū)動(dòng)器IC被汽車零部件制造商日立安斯泰莫株式會(huì)社用于其純電動(dòng)汽車的逆變器，從2025年起將向全球電動(dòng)汽車供貨，助力延長(zhǎng)續(xù)航里程和系統(tǒng)的小型化。
2022年12月，羅姆的第4代SiC MOSFET和柵極驅(qū)動(dòng)器IC被日本先進(jìn)的汽車零部件制造商日立安斯泰莫株式會(huì)社用于其純電動(dòng)汽車（以下簡(jiǎn)稱“EV”）的逆變器。這是日立安斯泰莫首次在其主驅(qū)逆變器的電路中采用了SiC功率器件，并計(jì)劃從2025年起依次向包括日本汽車制造商在內(nèi)的全球汽車制造商供應(yīng)相應(yīng)的逆變器產(chǎn)品。
2023年6月，與全球先進(jìn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)和電動(dòng)化解決方案大型制造商緯湃科技簽署了SiC功率元器件的長(zhǎng)期供貨合作協(xié)議。根據(jù)該合作協(xié)議，雙方在2024年至2030年間的交易額將超過(guò)1300億日元。
在制造方面，羅姆自2009年收購(gòu)了德國(guó)碳化硅晶圓廠商SiCrystal公司以來(lái)，構(gòu)筑了從碳化硅籿底外延晶圓到封裝的“一條龍”生產(chǎn)體制，不僅是元器件開(kāi)發(fā)，還致力于晶圓的大口徑化以及先進(jìn)設(shè)備帶來(lái)的生產(chǎn)效率提升，在性能、品質(zhì)和穩(wěn)定供貨上，實(shí)現(xiàn)與同行業(yè)其他公司的差別化。
Pramod Patil
安森美電源方案事業(yè)群資深首席產(chǎn)品推廣工程師
安森美擁有廣泛的IGBT和SiC產(chǎn)品組合，是為新能源市場(chǎng)提供先進(jìn)的功率半導(dǎo)體電源解決方案的首要供應(yīng)商。安森美高性能的最新一代場(chǎng)截止IGBT、M3S 1200V SiC MOSFET和針對(duì)應(yīng)用而優(yōu)化的功率集成模塊，為太陽(yáng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、不間斷電源(UPS)、電動(dòng)車充電和其他新能源應(yīng)用提供全面的電源產(chǎn)品組合，系統(tǒng)功率從3kW到300kW。安森美致力于在IGBT、SiC技術(shù)以及硅和SiC混合技術(shù)方面不斷創(chuàng)新，提供各種分立和模塊式封裝的功率半導(dǎo)體解決方案，供客戶根據(jù)其性能、系統(tǒng)尺寸和成本要求靈活選用。我們與領(lǐng)先的能源基礎(chǔ)設(shè)施解決方案供應(yīng)商密切合作，簽訂長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，確保客戶及時(shí)滿足市場(chǎng)需求。安森美的使命是提供高能效的解決方案，讓世界更環(huán)保。
Doug Bailey
Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁
我們認(rèn)為，由于氮化鎵(GaN)更接近理想開(kāi)關(guān)（比硅損耗更小，因此效率更高），因此如果可以使用GaN，它就是最佳選擇。盡管碳化硅(SiC)也具有較高的效率，但其制造成本昂貴。相比之下，GaN的加工成本更低。因此我們看到GaN的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)于其他技術(shù)。GaN基本上將接管較低的電壓-從市電到1200V；從本質(zhì)上講，GaN將取代整個(gè)市場(chǎng)，直到一定的功率水平，特別是可變功率應(yīng)用。GaN技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為：隨著GaN電壓的提高，它將取代碳化硅，隨著載流能力的提高，GaN將取代IGBT。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經(jīng)理
隨著銀茂微電子被無(wú)錫錫產(chǎn)微芯全資收購(gòu)之后，銀茂微在穩(wěn)步的從專注做封裝的企業(yè)向IDM企業(yè)轉(zhuǎn)型。銀茂微有十余種封裝可以用于新能源發(fā)電和新能源車行業(yè)，產(chǎn)品全、產(chǎn)品覆蓋度廣。值得期待的是，銀茂微的一條新的大功率模塊封裝線即將投入運(yùn)營(yíng)，自產(chǎn)自研的大電流晶圓也即將量產(chǎn)。
銀茂微的策略是采用大電流模塊重拳出擊集中式儲(chǔ)能、光伏市場(chǎng)。對(duì)于儲(chǔ)能細(xì)分行業(yè)，利用銀茂微封裝種類齊全的優(yōu)勢(shì)定制一些細(xì)分行業(yè)的產(chǎn)品。銀茂微也在大力拓展單管產(chǎn)品線，未來(lái)會(huì)有更多的單管推入光伏儲(chǔ)能市場(chǎng)。此外，銀茂微也在與新能源車客戶保持密切溝通和接觸，有條不紊的推進(jìn)產(chǎn)品在新能源車市場(chǎng)的應(yīng)用。相信不久的將來(lái)，新能源市場(chǎng)將會(huì)是銀茂微最重要的市場(chǎng)。
編者結(jié)語(yǔ)
在新能源體系的變革下，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將顯著受惠于新能源產(chǎn)業(yè)光伏、儲(chǔ)能、風(fēng)電、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電動(dòng)化/智能化等應(yīng)用蓬勃發(fā)展。
作為新能源技術(shù)的核心驅(qū)動(dòng)力量，功率半導(dǎo)體成為了新能源產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。隨著IGBT、SiC和GaN等新型電力電子器件及關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，也勢(shì)必會(huì)改變新能源行業(yè)的發(fā)展格局。
當(dāng)下，新能源產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，正在推動(dòng)一系列行業(yè)變革，功率半導(dǎo)體正是其中之一。
風(fēng)正勁，且看國(guó)內(nèi)外功率半導(dǎo)體廠商如何披荊斬棘、乘風(fēng)破浪！
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