从半导体角度看新能源汽车和电力电子

03 8月 2017

从半导体的角度我们怎么来看整个新能源汽车的发展和电力电子相关的元器件的配合。首先为什么要谈半导体,首先为什么要谈半导体,做电脑最难的是做芯片,做逆变器关键的部件就是IGBT,为什么谈到半导体,是因为大家看到现在不止汽车行业,所有行业的创新其实最大的动力就是电气化、电子化,怎么来推动电子化的发展,是最终要靠技术来实现的,技术的基础就是半导体,没有半导体的实现技术最终就没有办法集成,我们作为半导体的行业人员必须走到技术的最前沿,能够把半导体的技术实现,所以我们必须走到最前端。

我们看到整个汽车行业的发展,从电气化和智能化,我们认为这四大是最大的趋势,今天我们所在的最主要的新能源汽车,后续从节能减排到整个汽车的混动到纯电动的发展,我们认为一定是必须发展的一个趋势,也是必定要发展的一个趋势。除了这个之外,现在大家也都很热心听到的一个自动驾驶,到后续的网联汽车,最终整个环境下我们必须要做到信息安全防范,所以我们认为这四个方向一定是将来汽车发展的一个最终的趋势。

其实整个电子系统架构的实施和执行,其实这个原理还是比较简单的,从我们大家知道的传感,我们就拿自动驾驶作为例子,自动驾驶其实大家都知道,自动驾驶的核心元器件就是传感器,我们看到一个传感器传感的信号,比如有一个行人,前面有一辆车,这个信号传递到我们的控制器,会做出一个判断,这就是我们汽车的大脑,这里面会做一个判定,我们是要刹车,还是要加速,还是要转向,最终传递到我们的执行器件,是要踩刹车还是要去做转向,整个原理还是蛮简单的。为什么很复杂呢?其实最终还是要谈到我们市场的趋势是需要我们汽车的电气化、智能化,就是我们要避免事故,我们要自动驾驶,我们要联网汽车,但是这里面最核心关键的,刚才徐总也提到,就是我们怎么能达到可靠、安全,这才是我们最基本的原则,如果汽车不安全、不可靠了所有这些都是天方夜谭,所以我们必须回到最基础的汽车的安全,从系统到整车。

其实新能源汽车要比传统汽车对电子器件和系统的要求更高,我们做过平均分析,可能从器件的基础来讲,要比传统车的性能要求高过比如说3—4倍,因为其实新能源车所有的体系要求,包括他工作的时间和周期都要比传统车更长,传统车你不开的时候其实是停在那里的,但是新能源车你可能是在充电或者在做充电的准备,所以其实这个电动车更需要更高性能的元器件。整个从系统的要求来讲,可能要求也更高,很多的元器件到系统都要达到一定的等级,整个新能源车的要求更高,所以我们更要注意整个系统的设计达到ISO26262的要求。

其实IGBT本身技术可能大家都可以研究出来,但是实际上IGBT的一个核心是一个经验的积累,我们英飞凌其实是从90年左右就开始研发和生产IGBT,我们第一个IGBT的系列产品是在1993年推出的,到今天已经超过了25年整个的过程,我们也看到我们做过很多不同代的产品,我们其中一个比较大的器件,这个是我们当年给三峡工程提的IGBT的模块,我们真正汽车级的模块是在2007年推出的,所以到今天也有10年的历史了,所以我们认为这个经验的积累和能够了解整个系统的需求,对于核心的元器件来说是非常非常重要的。

另外提到这个功率器件,其实我们希望提供的整个产业链来讲,不止是模块,所以从我们的角度来讲其实有三类可以供客户来选择,首先就是裸片,就是我们的晶圆,另外分离式器件,比如特斯拉,我们也支持这样的客户,后面谈到整个模块,其实模块最核心的好处就是,它是高集成的,我们在模块里集成了很多在系统里不需要再去考虑或者不需要再担心的问题,所以其实从客户的角度或者车厂的角度,大家可以根据自己系统集成的需求来自由选择你所需要的集成程度,当然模块的集成程度高,对系统的要求相对就低一些,如果您去做自己的封装或者选择分离式的,其实很多系统上就会考虑现在模块已经承担的这些功能,所以这些是根据您的系统的考虑来定的。另外我们认为后续,刚刚有嘉宾提到双面水冷,就是DSC的产品,我们认为后续的DSC的产品也会使用,需要整个系统设计考虑到更多的散热等等的更高的需求。

谈到IGBT就必须谈到IGBT的晶圆,为什么晶圆做到8寸、6寸、12寸,为什么做的越来越大?谈到晶圆就是两个要求,一个是晶圆的大小、一个是功率密度。第一,经济效益,晶圆越大可以切更多的芯片,成本就越低。供货来讲,将来电动车到了每年200万台、300万台那个时候我们的产量就会不足,更大的晶圆就会有更多晶圆的产量,更薄的晶圆要求更高的工艺,可以提高本身节温的温度,从而提高功率密度,这是必须的趋势,我们也建议做晶圆的厂家会考虑更大的晶圆,从6寸到8寸,后续到12寸的转换。

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