从半导体角度看新能源汽车和电力电子

7月19日，中国电动汽车百人会2017年第四期“电动汽车热点问题研讨会”在湖南省株洲市召开，本期研讨会聚焦“新能源汽车电力电子技术”。电力电子作为新能源汽车的关键技术，其技术进步影响着新能源汽车向电动化、智能化方向迈进。为此，本期研讨会将围绕新能源汽车电力电子的“六化一控”发展趋势(高频化、集成化、模块化、智能化、系统化、绿色化与全数字控制)，新能源汽车电力电子器件的性能、可靠性与智能化应用，新型高频器件的发展，电力电子设备和系统发展趋势等关键技术问题，进行深入研讨和交流。以下为嘉宾演讲实录：

今天我也简短的跟大家分享一下从半导体的角度我们怎么来看整个新能源汽车的发展和电力电子相关的元器件的配合。首先为什么要谈半导体，我们英飞凌是一家全球领先的半导体公司，首先为什么要谈半导体，我想刚才最开始欧阳老师已经帮我垫下了比较好的基础，欧阳老师刚才讲到说，做电脑最难的是做芯片，做逆变器关键的部件就是IGBT，为什么谈到半导体，是因为大家看到现在不止汽车行业，所有行业的创新其实最大的动力就是电气化、电子化，怎么来推动电子化的发展，是最终要靠技术来实现的，技术的基础就是半导体，没有半导体的实现技术最终就没有办法集成，我们作为半导体的行业人员必须走到技术的最前沿，能够把半导体的技术实现，所以我们必须走到最前端。

从我们英飞凌的角度，我们看到整个汽车行业的发展，从电气化和智能化，我们认为这四大是最大的趋势，今天我们所在的最主要的新能源汽车，后续从节能减排到整个汽车的混动到纯电动的发展，我们认为一定是必须发展的一个趋势，也是必定要发展的一个趋势。除了这个之外，现在大家也都很热心听到的一个自动驾驶，到后续的网联汽车，最终整个环境下我们必须要做到信息安全防范，所以我们认为这四个方向一定是将来汽车发展的一个最终的趋势。

其实整个电子系统架构的实施和执行，其实这个原理还是比较简单的，从我们大家知道的传感，我们就拿自动驾驶作为例子，自动驾驶其实大家都知道，自动驾驶的核心元器件就是传感器，我们看到一个传感器传感的信号，比如有一个行人，前面有一辆车，这个信号传递到我们的控制器，会做出一个判断，这就是我们汽车的大脑，这里面会做一个判定，我们是要刹车，还是要加速，还是要转向，最终传递到我们的执行器件，是要踩刹车还是要去做转向，整个原理还是蛮简单的。为什么很复杂呢?其实最终还是要谈到我们市场的趋势是需要我们汽车的电气化、智能化，就是我们要避免事故，我们要自动驾驶，我们要联网汽车，但是这里面最核心关键的，刚才徐总也提到，就是我们怎么能达到可靠、安全，这才是我们最基本的原则，如果汽车不安全、不可靠了所有这些都是天方夜谭，所以我们必须回到最基础的汽车的安全，从系统到整车。

回到我们新能源汽车的话题，我们曾经做过一些分析，其实新能源汽车要比传统汽车对电子器件和系统的要求更高，我们做过平均分析，可能从器件的基础来讲，要比传统车的性能要求高过比如说3—4倍，因为其实新能源车所有的体系要求，包括他工作的时间和周期都要比传统车更长，传统车你不开的时候其实是停在那里的，但是新能源车你可能是在充电或者在做充电的准备，所以其实这个电动车更需要更高性能的元器件。整个从系统的要求来讲，可能要求也更高，很多的元器件到系统都要达到一定的等级，整个新能源车的要求更高，所以我们更要注意整个系统的设计达到ISO26262的要求。

谈到元器件回到我们今天的主题，就是IGBT的主题，刚才我也比较有感受，欧阳老师提到的IGBT这个话题，其实IGBT本身技术可能大家都可以研究出来，但是实际上IGBT的一个核心是一个经验的积累，我们英飞凌其实是从90年左右就开始研发和生产IGBT，我们第一个IGBT的系列产品是在1993年推出的，到今天已经超过了25年整个的过程，我们也看到我们做过很多不同代的产品，我们其中一个比较大的器件，这个是我们当年给三峡工程提的IGBT的模块，我们真正汽车级的模块是在2007年推出的，所以到今天也有10年的历史了，所以我们认为这个经验的积累和能够了解整个系统的需求，对于核心的元器件来说是非常非常重要的，到我们今天在2015年两年前推出的最新的汽车级的产品系列，我们认为我们是在不断的有一些技术的更新以能够提高能效的。

另外提到这个功率器件，其实我们希望提供的整个产业链来讲，不止是模块，所以从我们的角度来讲其实有三类可以供客户来选择，首先就是裸片，就是我们的晶圆，另外分离式器件，比如特斯拉，我们也支持这样的客户，后面谈到整个模块，其实模块最核心的好处就是，它是高集成的，我们在模块里集成了很多在系统里不需要再去考虑或者不需要再担心的问题，所以其实从客户的角度或者车厂的角度，大家可以根据自己系统集成的需求来自由选择你所需要的集成程度，当然模块的集成程度高，对系统的要求相对就低一些，如果您去做自己的封装或者选择分离式的，其实很多系统上就会考虑现在模块已经承担的这些功能，所以这些是根据您的系统的考虑来定的。另外我们认为后续，刚刚有嘉宾提到双面水冷，就是DSC的产品，我们认为后续的DSC的产品也会使用，需要整个系统设计考虑到更多的散热等等的更高的需求。

谈到IGBT就必须谈到IGBT的晶圆，为什么晶圆做到8寸、6寸、12寸，为什么做的越来越大?谈到晶圆就是两个要求，一个是晶圆的大小、一个是功率密度，目前英飞凌是唯一生产12寸晶圆的厂家。第一，经济效益，晶圆越大可以切更多的芯片，成本就越低。供货来讲，将来电动车到了每年200万台、300万台那个时候我们的产量就会不足，更大的晶圆就会有更多晶圆的产量，更薄的晶圆要求更高的工艺，可以提高本身节温的温度，从而提高功率密度，这是必须的趋势，我们也建议做晶圆的厂家会考虑更大的晶圆，从6寸到8寸，后续到12寸的转换。

我们英飞凌在做什么，这几年我们一直在布局新能源汽车，了解半导体行业的可能知道半导体行业最核心的需求，就是需要很大量的投资，所以我们工厂的投资都相当大，今年我们已经追加了差不多1亿欧元的投资去准备新能源汽车后续量的爬坡，我们在做两件事，一件就是多工厂的生产保证，因为经过前几年日本地震，我们发现其实单工厂生产的风险很大，所以我们现在所有的工厂针对于功率器件和微处理器都有双道工厂的生产，可以保证供货的安全。

另外一件事情，增加产能，我们在德国的Dresden的工厂已经全部量产了的晶圆，我们在马来西亚Kulim会生产200毫米晶圆的工厂，第三，在后道的封装我们也增加了很多的产能，能够满足后面汽车模块的要求。

最后很多嘉宾也谈到碳化硅，其实现在碳化硅还是有一定瓶颈的，一个是本身生产的效率和整个生产的流程需要更多的提升去降低成本，从另外一个角度上来讲，目前从汽车的角度上来讲，还有很少的真正系统能用满、用足碳化硅器件的要求，能够去平衡这个成本的增加，目前来讲我们看到的可能碳化硅比硅的产品大概在3倍成本的价格，所以你必须是需要这个器件或者这个系统达到这个要求之后去平衡这个成本的差价，才能够用到这个碳化硅的产品，所以我们认为在汽车上首先会运用碳化硅的应该是DC/DC这一类的应用，后面可能才会进入真正的主逆变器，当然这是一个过程，所以我们也是在慢慢的加速我们本身的碳化硅产品的研发，希望配合各个客户能够加速进程。

从我们本身的产品来讲，我们碳化硅也是跟硅的产品一样，从我们的晶圆到分离式的MOSFET和到模块化整个供货的方式是没有变化的，所以我们也是希望看到更多的客户跟我们一起来做碳化硅方面的试用和研发。

最后，其实我认为做这几年半导体有一个最大的感受，其实我们是需要拉动整个产业链的，其实在座的所有的，不管是专家还是厂还是一级供应商还有二级供应商都是我们英飞凌的客户，我们其实是看很多很多不同的客户和不同专家的理解，我们希望尽我们力量推动新能源汽车的发展，跟更多的朋友研讨怎么支持新能源汽车能够加速发展。

(根据发言速记整理，未经本人审核)