【百人会直播】丁荣军:基于自主芯片电动汽车功率半导体器件的开发和系统集成

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中国工程院院士 丁荣军

丁荣军:尊敬的各位来宾、各位同行,其他同学上午好!非常高兴今天有本身不可能 跟其他同学汇报,基于自主芯片电动汽车功率半导体器件的开发和系统集成。

我的汇报分1个多多每段。

首先简单介绍汽车功率半导体器件的发展趋势。

功率半导体器件最早都在由晶闸管时候变成GTO到MOSFET,到现在用得比较多的IGBT器件。IGBT器件跟传统的器件相比,主就让驱动比较简单,一并损耗比较小,比较适合用于牵引传动包括电机控制器等。IGBT器件包括从前讲的功率半导体器件,都被誉为传统系统,在高铁里一样,把它称之为“心脏”。它主要起到能量传输和能量的点的转换,是电机控制系统的CPU。            

目前电动汽车器件相当于占到控制器总成本的150%左右,目前在国内市场上用的电机控制器芯片基本由外国公司提供。

就控制器技术发展来说,第一阶段是单个模块,到第二阶段一点定制,现在慢慢进入第三阶段,采用双面冷却集成,发展到最后不管是旋转电池、吸热用电池,还是未来冷补电池,不可能 会把控制器和电机集成到一并去。

现在IGBT发展到第二阶段上边本身块,第三阶段双面结合的正在研究过程中,发展调快即不可能 推出。

目前,国际上边绝大每段公司汽车用的IGBT器件都在定制的,国内基本采用比较标准的封装形式。下一步估计碳化硅不可能 它有就让的优越性不可能 被用到汽车上边,现在不可能 它量都在很大,再再加成本还是很高,目前在汽车上边应用还是有点硬困难。

第二每段想汇报一下株洲所这几年关于器件开发做的工作。

株洲所1959年成立,长期从事电驱动系统,口号是“把高铁的技术应用到电动汽车上边来”。最核心的是1964年现在始于研究的晶闸管,到1508年收购英国Dynex时候 ,进入IGBT。到2014年现在始于建8英寸线,2015年建成,现在不可能 从6150伏到61150伏,全系列IGBT将进入市场,若果在去年不可能 批量出口到印度。

从并购以来,这几年由最早的Dynex平面栅技术到现在高性能沟槽栅芯片技术,其他同学全面掌握,这为下一步汽车级IGBT开发奠定了非常好的基础。

针对电动汽车应用来说,目前不可能 开发了三款,包括7150V/150A、1150V/150A、7150V/150A,150A是双面焊的,上边会介绍到,今天也带来了,有兴趣其他同学还都还可以 看一看,总体性能无论关闸性能还是过载能力,都达到了国际上的领先水平。

建立了完整性的8英寸IGBT生产线,从芯片设计、制造和封装都在另一方完成的,采用精细化的沟槽设计后,对产品性能有非常好的提升。

这条生产线是世界上第二条8英寸的IGBT生产线,第每根是英国的德夫林建在马来西亚。目前形成的能力是每年40万 片芯片,相当于150万IGBT,按从前的封装形式是从前的。

功率半导体器件从未来满足用户需求,现在不可能 还都还可以 提供第一代采用平面栅标准模块,到第二代双面沟槽栅,包括同件建核的,包括平面双面焊的,根据用户需求还都还可以 提供。

整个工艺在这时间关系不具体介绍,不可能 其他同学有兴趣也欢迎去株洲看一看。

从功率组件高度,通用IGBT建了生产线,从这还都还可以 看得人,框的这块采用双面焊,把控制平台和整个器件集中到一并,从前也便于整车企业应用,相对比较简单。若果功率密度由从前的每升10-20千瓦,最高提到24-25千瓦。

这是功率半导体组件的建设情况。

采用双面冷却时候 ,对散热的下行速率 有很大的提升,有点硬是现在采用智能,把驱动系统和器械结合在一并时候 ,更加还都还可以 提高整个驱动器电机控制器的安全性能。

这是最新批量生产本身型号的产品,第本身型号是额定功率150千瓦,峰值功率到120千瓦,还有额定功率85千瓦,峰值功率125千瓦,功率密度到24L,重量还都还可以 看得人前面是5.4公斤,上边是5.6公斤,今天把样品带到现场来了。

这是关于功率半导体组件,这是最新的,左下角图还都还可以 看得人,器械都在可能 集中到一并,不可能 都在从前单个IGBT模块的概念,是变流器的概念。

这是下一代正在开发的碳化硅,正在建设生产线,预计今年6、7月份这条生产线会建成。若果现在碳化硅采用IGBT和碳化硅二极管反变量二极管混合型, 11150伏的器械不可能 在地铁上得到批量应用。

下一步发展规划。

关于IGBT在现在铝工业基础上,下一步第一通过沟槽栅精细技术提高功率技术;第二采用同功率损耗,降低控制器的重量;第三通过开发智能节能芯片,对整个系统是一1个多多健康管理。下一步过渡到碳化硅上边去。

目前产品规划,今年现在始于将推出IGBT功率组件本身产品,到2020年,希望碳化硅的功率模块会推向市场。

我的汇报就到这。谢谢其他同学!

(根据速记分派,未经另一方审阅)

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