IGBT模块是新能源汽车电机控制系统中极为核心模块,而目前这一最核心的模块及其芯片却几乎全部依赖进口。在2017年新能源汽车补贴下调的情况下,车企对电机及控制系统的成本控制越发严格,而IGBT芯片依赖进口导致的成本高企,却成为电机控制系统快速降本的一道壁垒。
简单的理解,IGBT(绝缘栅双极型晶体管) 就是大功率的开关器件,广泛应用于轨道交通、航空航天、新能源和汽车电子等领域。被称为功率变流装置的“CPU”和“核芯”。IGBT模块则包含了IGBT芯片设计、芯片制造和IGBT模块封装三个领域。
据上海大郡副总裁黄浩介绍,目前国内有部分企业从事IGBT模块的封装,仅有个别企业开始涉及IGBT的芯片设计和制造。“但距离真正实际批量应用还有较大距离。”
另外据精进电动创始人兼CTO蔡蔚介绍,在电机系统和控制器方面,各类电子芯片、电容、IGBI/MOSFET开关管、DSP等等均需要依赖进口,我国工业(包括新能源汽车行业)功率电子元器件及相关芯片进口花费高达2800亿美元,甚至高过了我国进口石油花费。
“核心元器件技术被国外企业垄断,长远来看,将对我国的新能源汽车产业形成一定制约,对我国的新能源汽车战略也会造成一定影响。“奇瑞新能源研究院院长倪绍勇表示。
曾有机构做过相关统计,在工业领域我国已经成为了为IGBT最大的消费国,目前年需求量超过75亿元,并以每年30%以上的速度增长。
在新能源汽车领域,IGBT是新能源汽车的驱动和充电系统的核心功率器件,被应用在电控系统和直流充电桩当中。成本占到新能源整车成本的10%,占到充电桩成本的20%。由此可见,IGBT模块在新能源汽车零部件中的重要性。
近两年,我国的新能源汽车市场进入了爆发期,IGBT模块也将迎来黄金期。有机构统计预计未来5年国内新能源汽车和充电桩市场将带动200亿IGBT模块的需求。
遗憾的是,IGBT产业链包括上游芯片设计、中游芯片制造、下游封装(模块封装和单管封装)的研发和生产均掌握在欧美和日本的半导体制造商手中,如三菱电机、英飞凌等企业,据称国外的技术已经发展到第七代。
而中国的IGBT技术可以说才刚刚起步。资料显示目前仅有少数企业开始从事IGBT芯片的开发,包括比亚迪、中国南车、山东科达、无锡凤凰、吉林华微、江苏宏微等企业。
据黄浩介绍,目前只有比亚迪和中国南车的IGBT模块实现了在电动汽车上的应用,国内企业的核心技术水平、制造工艺水平距离实际应用还有较大距离。
IGBT模块在新能源汽车驱动中作为大功率高频率开关使用,对各项性能指标要求极高,对可靠性要求更严格。例如汽车应用的期望寿命需要二三十年,需上万次甚至百万次的功率循环要求,而且需要在不同的环境和气候下工作,容不得半点差错。
“因此,企业也不放心采用技术和性能并不成熟的国产芯片,”倪绍勇表示,国内某些厂商宣称开发了IGBT芯片,但实际应用还比较少,其性能是否可靠还需要时间来检验其性能。
因此,目前98%的新能源汽车用IGBT芯片均来自进口。
据蔡蔚介绍,我国量产电控系统的价格普遍比国外高出1.2-1.8倍,其中一个较为重要的方面是我国电机控制器用的耐电晕绝缘材料、传感器和包括IGBT在内的电子芯片等元器件均源自进口,采购价格和成本普遍偏高。
此前曾有多家新能源车企人士表示,目前不只是电池成本较高,来自电机和控制器的成本同样偏高。
从2017年开始, 国家对新能源汽车的补贴已经大幅下调。车企对三电核心零部件的采购价格正在进一步压缩。这种来自下游对成本控制的压力将已经传递到电机电控领域。
高工电动车网统计多家电机电控上市公司的近两年业绩发现,其实从去年开始,我国新能源车用电机和控制器的毛利出现持续下滑,利润空间也在逐步萎缩。
一方面是车企提出降价的要求,一方面是原材料采购成本的高企,电机及控制器企业所承受的压力和竞争将会逐步加深,生存境地也会逐步艰难。
核心芯片等关键元器件依赖进口还有另一大不利因素,便是在采购价格和交货周期上将完全受制于外企,这让国内下游应用企业处于被动。
“现阶段我国的新能源汽车市场还处于爆发初期,对IGBT芯片等核心器件的需求才刚刚起步,还未引发行业和国家层面的关注,但未来随着产业的壮大,市场需求的爆发,技术的掣肘将会凸显。”倪绍勇介绍。
他透露,尽管目前不少国内企业非常有意愿从事该领域的研发,但我国的相关技术起步太晚、差距太大,需要大量的财力人力投入,也让企业望而却步。
另外一位业内人士也向高工电动车网表示,新能源汽车是我国的战略性产业,国家从一开始便有意的扶持了新能源汽车及电池产业,这也让我国的动力电池产业有了今天的发展局面,足以支撑新能源汽车产业的持续发展。
“但其他核心零部件产业同样需要培育和扶持,这样才能保证整个供应链的协同发展,”上述人士表示,国家今后的补贴政策应该由整车向核心零部件转移。