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    英飞凌的国产野望

    来源:汽车公社 作者:汽车公社 发布时间:2020-11-12 03:03 阅读数:2349

    作为全球最大的IGBT供应商,英飞凌(Infineon)的一举一动备受关注。近日的进博会上,英飞凌宣布将新增在华投资,扩大无锡工厂的IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)模块生产线。而扩产后的无锡工厂将成为英飞凌最大的IGBT生产基地之一。

    英飞凌科技CMO Jochen Hanebeck在现场对媒体表示:“无锡工厂升级扩能,将帮助英飞凌巩固其在全球IGBT业务的领导地位。”言外之意,这将巩固英飞凌的技术和成本优势,以加大在国内的投资应对中国各公司的挑战。

    因为,随着国内新能源车市场逐渐成熟,中国公司也在迅速崛起,株洲中车时代、比亚迪半导体、士兰微电子、华微电子、华润微等,竞争开始激烈起来。

    巨头之路

    英飞凌是一家德国企业,在汽车半导体行业排名第二,内设四大部门:汽车IGBT、电源管理PMM、工业类IGC、智能芯片DSS。英飞凌最主要的业务是IGBT,根据行业专家介绍,目前其车规级IGBT产品销售份额市场占比约44%,工业级产品约18%。

    从营收方面来讲,得益于汽车、动力和传感器系统业务的支撑,英飞凌今年第四财季(7~9月)较上季度上涨14.5%,达到24.9亿欧元(约29.45亿美元),而去年同期为20.6亿欧元。不过,其净利润同比下降32.3%,为1.09亿欧元(约1.29亿美元)。总的来说,其业务在飞速发展。

    说到IGBT,据IHS Markit统计,IGBT占驱动电机成本的一半、整车成本的7%-10%,可以是影响车辆扭矩和最大输出功率的关键零部件。据相关预测,到2030年,一辆智能电动汽车的电子元器件成本将会占到整车成本的50%。2025年汽车半导体市场规模有望超过1000亿美元,占全球半导体市场规模的比例有望达到15%。可以说,IGBT的潜力无限。

    但是,由于IGBT生产需要的技术高,前些年一直垄断者欧美和日本的厂商手里,比如德系的英飞凌和赛米控,日系的富士和三菱。直到近年,国产的比亚迪和斯达半导等,才实现了部分领域的突破。

    英飞凌是全球极少数采用IDM(Integrated Device Manufacturing)模式的垂直整合制造商,包含电路设计、晶圆制造、封装测试以及投向消费市场全环节业务,拥有自己的晶圆厂、封装厂和测试厂。

    今年4月16日,英飞凌以90亿欧元成功收购美国同行赛普拉斯(Cypress)。由此,英飞凌一举超过老对手恩智浦(NXP),成为了全球业务最全面、体量最大的汽车半导体巨头。未来,“新英飞凌”将重点聚焦新能源汽车、自动驾驶及汽车舒适性配置三大领域。

    目前,英飞凌的工厂布局为:德国两个工厂,德累斯顿晶圆厂和瓦尔施泰因封装厂。匈牙利有一个封装厂,一个12英寸晶圆厂菲拉赫工厂在建,预计2021年年初投产。马来西亚,则是晶圆和封装一起的工厂,分两期建设。新加坡有一个测封厂。

    国内,英飞凌有3个工厂,包括早在1995年在无锡高新区设立的第一家企业——英飞凌科技(无锡)有限公司。2015年,英飞凌在无锡增资,设立了英飞凌半导体(无锡)有限公司,生产IGBT模块。2017年,英飞凌还设立英飞凌无锡能力创新中心。此外,英飞凌还有苏州存储器工厂,以及北京stark套件风电变流器组装工厂。

    研发方面,英飞凌今年在上海成立了一个全新的工业功率半导体产品开发团队,面向光伏、充电桩、电动大巴等本土客户,开发定制化半导体模块。而定制化半导体模块未来也将在无锡工厂投产。英飞凌还在深圳建设了新的能力中心,面向智慧城市、物联网等产业。

    英飞凌的野望

    从技术上来说,英飞凌的车规级IGBT芯片处于3代、4代,7代产品什么时候出台,目前还没有确切的信息。

    科普一下,英飞凌的3代、4代芯片不同于日系6代、7代芯片,其4代芯片相当于日系的6代和7代。英飞凌3代芯片产品应用已有15~20年,4代产品在国内发售也已超10年,技术成熟。

    业内人士介绍,3代、4代芯片和7代的差别主要在于结温和工艺上的改变。3代芯片的最高结温是150摄氏度,4代芯片是175摄氏度,而第7代芯片能达到200摄氏度,结温的提升主要来源于芯片技术的升级和绑定线的变化,同时第7代芯片的工艺又进行了优化和升级。

    英飞凌目前市场上应用较高的车规级产品包括HP1和HP2,HP1是老产品,HP2是近四、五年推出的升级产品,主要在电流和功率方面有所增加。2019年12月,无锡工厂HP Drive也正式批产,也是一个标志性的事件。

    据英飞凌科技大中华区高级副总裁兼汽车电子事业部负责人曹彦飞透露,现阶段英飞凌在IGBT方面正主推的是一项叫做EDT2(电力动力总成)的技术,目前已在相关产品中应用。比如英飞凌将在无锡工厂IGBT模块生产线生产的HybridPACK ™双面冷却模块,就使用了EDT2技术。这种技术,可在10~150 kW的功率范围内将逆变器的效率提升到98%以上。

    此外,英飞凌还将在无锡扩产的IGBT模块生产线生产用于风电、光伏及众多工业应用的EasyPACK™ 1A/2A模块和1B/2B模块,用于家电和工业等领域的CIPOS™ Mini智能功率模块 IPM)等功率模块器件。

    从技术水平来讲,以工业级IGBT为例,英飞凌的IGBT与国产IGBT相比,上机使用一年不良率在5‰左右,国产约3%。这是国产IGBT与英飞凌这样的进口IGBT的一个重要差别,也就是“进口更看重质量,国产有成本优势。”而车规级IGBT的功率循环周次、热循环周次、抗震性相对工业级IGBT要求要高5~10倍,其成本和技术也比工业级模块高。

    从开发周期而言,进口车规级IGBT从设计概念到产品上线一般需三年左右(其中可靠性试验需一年半左右),而国产车规级IGBT产品上线耗时一般在一年左右。据行业人士在媒体上透露,比亚迪的汽车IGBT产品跳过了实验室内的可靠性实验阶段,直接进行车试,遇到问题当场改进。不过是否如此,需要验证。

    目前,根据相关统计,中国汽车市场IGBT份额英飞凌占70%左右,其次是比亚迪占15%左右,富士占6%,三菱也有一定的份额约为3%,其他厂商占6%。可以说,英飞凌的优势是垄断性质的。

    此外,根据相关统计,车规级IGBT在应用方面,目前从电机功率上可分为两部分,其中大功率285V以上的,如336V、360伏,属于A00或A0级的,份额占比约80%。那么,如果电控部分用20kW的IGBT模块,大概需要1~3个。

    由于目前IGBT材料是硅半导体,已应用20余年,其潜力基本发挥到极致,最高耐压为6500伏,最大电流为3600安,无法实现更大突破。所以,未来SiC碳化硅半导体在一定领域和行业,包括电动汽车,会实现对硅半导体的较大替换。记者在相关的文章《比亚迪的IGBT真的很牛?》中有所阐述。

    总的来说,英飞凌此次无锡工厂的扩产,一方面在本土化方面加速,让产品成本迅速降低,但是另一方面,也给对手施加巨大的压力。未来,IGBT又有一番精彩的对抗了。

    文/王小西

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