比亞迪IGBT 4.0技術全面解讀,電動車"CPU"迎來新時代!

對於計算機熟悉的朋友,可能對於"CPU"這個縮寫一點都不會陌生,無論是我們身邊的哪寫家用電器,這都是能進行控制的中心部件,是決定這些電子設備性能的重要因素。對於新能源成型來說,他們的CPU也就是——"IGBT"技術。IGBT是系能源汽車為關鍵的核心,曾經也是國內製造的"瓶頸"。

Play首先我們當然要先搞清楚IGBT是什麼:IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)全稱"絕緣柵雙極型晶體管",其芯片與動力電池電芯並稱為電動車的 "雙芯",是影響性能的關鍵技術,其成本佔整車成本的5%左右。對於而言,IGBT直接控制驅動系統直、交流電的轉換,決定了車輛的扭矩和最大輸出等。

此外,作為主流的新型電力電子器件之一,IGBT在軌道交通、智能電網、航空航天、、新能源裝備,以及工業領域等應用極廣,也同樣是這些應用中的核心技術。

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IGBT沒有放大電壓的功能,導通時可以看做導線,斷開時當做開路,可以理解為一個"非通即斷"的開關。IGBT是能源變換與傳輸的核心器件。採用IGBT進行功率變換,能夠提高用電效率和質量,是解決能源短缺問題和降低碳排放的關鍵技術。

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IGBT在領域的應用面臨許多挑戰,包括更長的使用壽命、適應複雜的使用工況(氣溫、路況、頻繁啟停等),以及為了適應消費者需求,價格必須保持在合理區間等等。目前,是中國唯一一家擁有完整產業鏈的車企,包含IGBT芯片設計和製造,模組設計和製造,大器件測試應用平臺,電源及電控等。

為了突破IGBT的技術瓶頸,都有哪些開發難點呢?

第一,該項技術對芯片要求較高。IGBT芯片僅有人的指甲大小,但卻要在其上蝕刻十幾萬乃至幾十萬的微觀結構電路,僅能在顯微鏡下查看;它雖然是雖然是一個開關器件,但涉及到的參數多達十幾個,很多參數之間相互矛盾,需要根據應用折衷考慮。

同時,晶圓製造工藝難度大:最主要體現在薄片加工處理上。採用最新的1200V FS技術的IGBT,需要將晶圓減薄到120微米的厚度,再經過10餘道工序進行加工。而且晶圓製造過程需要極高的潔淨度,車間廠房內需要一級淨化,其中之一標準為在1個立方英尺的空間內,超過0.5微米的顆粒不超過1顆。

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第二,IGBT模塊設計的難度較大,需要考慮材料匹配、散熱、結構、功率密度、外觀、重量等多項指標。在模塊的製造中,大面積芯片的無空洞焊接、高可靠性綁線工藝和測試等都是難點。

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IGBT芯片打線(焊線)步驟

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光刻膠塗布步驟

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晶圓製造過程中的大束流離子注入

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隨著的性能不斷提升,對半導體組件也提出了更高的要求。為了更好的應對IGBT供不應求的狀況,尋求更低芯片損耗、更強電流輸出能力、更耐高溫的全新半導體材料也逐漸成為行業內關注的焦點。

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在國內,比亞迪在電動車領域已經走在了行業前沿,從2015到2017年這數年間,比亞迪電動車的銷量已經連續三年位居全球第一,這是其他品牌無法比擬的。之所以會有此成就,這與比亞迪在IGBT等核心技術領域的佈局密不可分。比亞迪通過此次發佈IGBT4.0,打破了國內電動車製造的瓶頸,對未來電動車的發展將大有裨益。


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