英飞凌在中国高速发展IGBT模块市场

2010年05月05日15:38:32 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

据市场研究公司和行业协会较新发布的预测，全球半导体业2010年的销售额有望达到约2550亿美元，从而结束2008年和2009年连续两年的持续下滑，这预示着半导体业将逐渐摆脱金融危机的影响。几位分析师认为是中国引领了全球经济和半导体产业走出低迷。

英飞凌半导体正是瞄准了这一点，大力发展中国市场。日前，中国电子应用网特意在深圳拜访了英飞凌工业与多元化电子市场部门工业功率器件市场高级经理马国伟博士。马国伟表示，这主要表现在轨道交通、电动和混合动力客车以及机械工程、风能发电三个部分。

中国铁路“十一五”规划的四纵四横铁路网将会把铁道总里程从2006年的76,000公里提高到2020年的120,000公里，加上未来5年内中国拥有城市轨道交通线路的城市将会达到25个，总里程达到1,000公里。业界预计，这一雄心勃勃的规划加上新增的经济刺激计划，将会有20,000亿元资金用于未来铁道建设中去。并增加5,000辆电力以及柴油机车、2,000辆高速动车组以及3,000辆客车厢。还不包括至少1,000列以上的城轨地铁车辆。这些车辆所使用的主牵引变流器及辅助变流器对IGBT模块的需求是惊人的。举例而言，每节地铁车厢需要50个IGBT模块，每节电力机车则需要100个，每节高速动车的需求量也不低于100个。

自“九五”开始到“十一五”，中国电动和混合动力客车产业已经经历了10多年的发展。除了去年8月份启动的科技部“863”计划中有关节能和新能源汽车的内容之外，“十一五”第二阶段中国还将投入4.13亿用于技术研发，加上配套的23亿资金，财政部于今年2月份启动了旨在推动电动客车走向商运的10城千辆计划。马国伟指出，这同样会催生市场对功率模块产品的庞大需求。“发电机和马达驱动的关键器件就是IGBT。”

英飞凌一直是绿色能源领域的倡导者。能源效率是英飞凌目前主攻的三个方向之一，它不仅是当今极端重要的一个问题，而且对子孙后代的生活环境和品质至关重要。

在风能领域，由于风电是一种极其不稳定的能源，风的强度每分种都在变化，一天中风力也不一样，在一年四季中可能会面临极端高温、低温以及飓风。作为风能的变换和控制关键器件，IGBT模块会承受功率和温度的频繁变化，这会使得IGBT寿命缩短。在 IEC60747定义了相关寿命参数，即功率周次和温度周次，这是IGBT模块的重要可靠性指标。

英飞凌致力于IGBT模块功率密度的提高。凭借十多年来在机车牵引中的IGBT模块经验，借助于第四代IGBT4芯片技术和对模块工艺的改进，其较高工作结温从125度提高到了150度，使得系统能效比有显著提高，IGBT的寿命也大大增加，以满足风力发电和电动汽车等新应用领域需求。目前采用IGBT4芯片的英飞凌的IGBT模块功率周次比上一代产品在相同的工作条件下提高了5倍，新的封装形式如PrimePack™ 温度周次提高了7倍。

除了为风电市场提供IGBT产品，英飞凌也有功能完善的系统组件STACK 产品，包括IGBT模块、驱动保护、滤波电容、直流母线、散热器等一系列逆变器功率单元。我们成功地把这一产品引进到中国，使得国内风电厂商自主逆变器开发速度大大提高，解决风电供应链上较大的瓶颈。

能效是永恒的热门话题，尤其是可回收能源以及更加高效的引擎驱动，而半导体是执行能效政策不可或缺的部分。

随着可再生能源（譬如风力发电场和太阳能发电厂）不断发展，分散发电将成为整个电力供应系统的重要组成部分。随着常规资源的使用成本不断上升，可再生能源的比例将继续上涨。多家机构预计，到2030年，可再生能源在全球能源消费总量中所占的份额将大幅上升。其中，美国能源信息管理署估计这一比例约为8%，绿色和平组织和欧洲可再生能源委员会的预测更是高达30%。英飞凌的芯片和模块为风力、太阳能等可再生能源的生产创造了条件。

在风能发电供应链中，除了叶片、齿轮箱以及发电机外，风电变流器已经成为主要瓶颈之一，而其主要组成部分也是IGBT模块、IGBT系统组件以及双极性模块等。对于这些领域，英飞凌均有相应的IGBT模块来满足其发展需求。

针对上述三个在中国市场高速发展的重点领域，英飞凌已经做好了所有准备。马国伟表示，该公司用于机车牵引的IGBT模块目前主要有采用IHV封装的6.5kV和3.3kV两个电压等级。此外，用于辅助变流器也有IHM封装、电压等级在1.7kV的IGBT模块。而无论是哪种封装，牵引级IGBT模块都拥有更小巧的体积、更坚固的机械结构以及更低的热阻。至于电动和混合动力客车方面，则有采用第四代IGBT芯片的PrimePACK大功率模块，峰值功率可达180kW，较高结温175℃。风能发电部分，较新的产品有基于成熟的ModSTACK平台和PrimePACK IGBT模块而开发的IGBT系统组件ModSTACK HD。据称，采用模块化设计的这种组件在相同的机箱面积中增加了54%的功率，较高输出功率可达2MW。

来看此次PCIM上英飞凌特别带来的MIPAQ Base量产模块。据称，MIPAQ系列包括三大类产品，除了内部集成电流取样电阻的IGBT三相逆变桥MIPAQ base已经量产之外，还有又集成了全数字化电流测量功能、提供电流隔离输出信号的MIPAQ sense以及集成了驱动、温度检测元件的MIPAQ serve模块。后两者目前仅提供样片，预计09年Q3量产。

马国伟介绍，MIPAQ base和MIPAQ sense都基于广泛使用的EconoPACK3封装，取样电阻通过DCB衬底进行散热，从而维持了高精度的电流采样，免除了PCB高温。特别的，MIPAQ sense在电流测量方面采用了英飞凌特有的无芯变压器(CLT)技术，提供电器隔离，无需额外光耦，方便控制器直接读取。

与其他两类MIPAQ模块不同，MIPAQ serve采用了全新的EconoPACK4封装。其特点是采用螺栓型功率端子，交直流侧在两侧分开，以便简化母排设计，同时还采用了超声波焊接技术和6单元电路结构。三电平电路的的设计有助于降低逆变器谐波。采用1200V IGBT4芯片。模块较大电流200A。较后，马国伟还特别强调了英飞凌在结构上的一项创新——该公司将驱动电路板置于了IGBT功率单元上方，这使得其结构更加紧凑，有助于减少系统尺寸。

英飞凌在中国高速发展IGBT模块市场

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