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電動汽車關鍵零部件IGBT發展現狀及趨勢分析
1IGBT簡介
（1）IGBT（絕緣柵雙極晶體管）是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅動式電力電子器件，既具有MOSFET的輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單、開關速度高的優點，又具有雙極功率晶體管的電流密度大、飽和壓降低、電流處理能力強的優點。
（2）IGBT模塊是由一個或多個IGBT芯片分別裝在絕緣的襯底上，該襯底被固定在散熱用的銅基板上。為便于系統組裝，且保持模塊內外的引線電感最小，模塊中還安裝有續流二極管。
（3）IGBT主要應用領域包括工業控制、消費電子產品、計算機和網絡通信領域等，電動汽車是IGBT的新興應用領域，對IGBT有新的要求。
車用IGBT環境條件以及可靠性需求見表5～4。工業級和車用級IGBT可靠性要求對比見表5～5。
2．國外發展情況傳統IGBT生產廠家主要集中在歐、美、日。
其中，英飛凌、富士電機、三 菱電機、西門康等企業專門針對車用IGBT展開研究并成功推出產品，能滿足電動汽車需求，并在電動汽車上得到較為廣泛的應用。
（1）英飛凌針對電動汽車推出Hybrid PACK系列IGBT模塊，目前有Hybrid PACKl和HybridPACK2兩種產品，最大功率為20kW和80kW，分別適用于輕混、全混汽車。另有Prime PACK系列IGBT模塊，能滿足更高的功率需求，可用于卡車和客車。
（2）富士電機產品在豐田混合動力凱美瑞上應用，其產品適用于10kW～120kW驅動電機系統。
（3）三菱電機主要生產IGBT模塊，分立器件由瑞薩半導體（三菱電機與日立合資）生產。其車用IGBT產品已經應用到本田和豐田等汽車廠商的混合動力汽車上。
（4）西門康（Semikron）推出的無焊接IGBT模塊，采用英飛凌的芯片，適用于電動汽車用的22～150kW電機控制器。
3．我國IGBT發展現狀
（1）我國IGBT剛剛起步，主要通過外購IGBT芯片，進行傳統工業級標準模塊的封裝，主要企業有江蘇宏微、南京銀茂、嘉興斯達、威海星佳、廈門宏發等公司。另有部分產業鏈下游企業通過收購介入功率半導體器件，如比亞迪和南車時代。部分企業已開始研究車用大功率IGBT模塊。
（2）研發能力IGBT的核心技術包括芯片和模塊封裝兩個方面。企業基本具備IGBT芯片設計能力，但缺乏生產制造能力，產業化尚待時日；企業通過引進國外設備和歸國人才，目前已基本具備模塊設計、封裝、檢測分析能力，可實現IG鄄BT模塊的自主生產。
（3）產品情況現階段我國IGBT模塊一般集中在600V和1200V，電壓等級更高的產品在研發中，主要應用領域為工業變頻器、焊機、感應加熱等。目前產品尚未能完全被國內客戶所接受，正處于市場客戶的認證期。企業也比較重視電動汽車領域，對車用IGBT模塊進行研發，日前僅有少量樣機應用，其產業化還有待產品技術的提升和市場的培育。
4．我國IGBT存在的主要問題
（1）IGBT芯片完全依賴進口，關鍵技術被國外大公司壟斷，國內難以實現突破，成本難以降低。
（2）工業級產品的可靠性和穩定性與國外尚存在一定差距；車用IGBT基本處于研發階段，在可靠性和電磁兼容方面存在較大問題。 （3）我國大功率器件研發水平與國外差距較大，日前各企業技術研發力量薄弱，開發性人才以“海歸”為主。
（4）現有標準只針對特定用途，缺乏車用級IGBT標準，不適用于產業化。
我國電動汽車關鍵零部件發展建議
1．存在的主要問題通過綜合分析，我國電動汽車關鍵零部件存在的主要問題歸納如下：
（1）電動汽車零部件廠家對進入電動汽車行業比較謹慎，在電動汽車關鍵零部件上主要依賴傳統產品的利潤和國家科研經費，研發后續投入與產業化投入不足，將直接影響零部件產業化發展。
（2）目前國內產業聯盟中，整車廠與零部件廠雙方技術合作不緊密，跨行業協作開發存在困難，大多數產業聯盟實際合作沒有開展。
（3）零部件企業研發能力不足，缺乏核心研發人才，尤其是隔膜材料、電池系統集成、電力電子和電機控制系統方面的專業人才。
（4）國內零部件生產設備制造企業技術力量薄弱，部分關鍵生產設備依賴進口，導致投資成本增加，影響產業化進程。
（5）同前零部件標準體系尚不健全，尤其是關鍵電池材料、電池、電機、IGBT等，影響行業的健康發展。
（6）電動轉向、電動空調、電動真空助力制動等電動輔助系統也未形成產業化，尚需進行產業化攻關。
2．發展建議
（1）國家應切實加大資金支持，組織聯合攻關。
實施動力電池性能突破計劃，重點支持新型動力電池及材料開發，爭取掌握高比能量、低成本電池技術；增強驅動電機系統關鍵部件研發能力，提高產品集成化水平和電機系統性能；聯合攻克整車控制器開發中的共性技術，構建共性技術平臺并積累數據；對IGBT行業進行規模化、連續化的投入，支持車用IGBT芯片和模塊研發。
（2）國家應設立專項資金，資助有條件、有實力的零部件企業進行產業化建設。
針對工業基礎好、科研開發能力和產業化能力強的企業予以重點扶持，支持動力電池系統、驅動電機系統、整車控制器硬件、基礎材料、IGBT以及相關生產設備的研發和生產，尤其是車用動力電池和車用電機專用生產線的建設，實現產品自主化，以支撐電動汽車產業化發展。
（3）積極尋求創新合作模式，構建適宜的產業聯盟。
建議整車企業和零部件企業組建合資公司，形成有效的商業模式，以整車帶動零部件產業化的發展，有利于整車供應體系的形成。國家應對此類合資企業予以專項資金扶持或稅收上的優惠政策。
（4）采取人才引進與培養雙管齊下的措施，逐步解決人才短缺問題。
國家應鼓勵企業引進國外人才，企業應與高校聯合培養相關專業人才。尤其是電池隔膜、IGBT等高端研發人才嚴重缺乏的行業。
（5）建議相關部門牽頭，聯合整車、零部件骨干企業，共同制修訂零部件標準，健全零部件標準體系。
①動力電池方面，應重點完善材料、電芯、模塊、系統的技術性能與安全標準，建立完善的評價體系，同時應根據動力電池產品的特殊性，完善售后服務要求，兼顧電池生產廠家、整車企業和消費者三方的利益，規定合適的產品質量保證期。
②驅動電機方面，應盡快完善驅動電機系統標準，尤其是系統可靠性、耐久性預測與快速評估方法等方面的標準。
③整車控制器方面，應共同制定相關基礎性標準，尤其是整車控制器接口標準以及網絡通信協議標準，以提高整車控制器的通用性。
5IGBT方面，應在行業發展初期規范行業標準，為后續發展建立基礎。
3．發展目標
（1）到“十二五”末，關鍵零部件及其原材料研發和生產基本實現自主化。
（2）形成較為完整的產業鏈，滿足電動汽車產業化發展需求。
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