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英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子副总裁徐辉:半导体技术推进新能源发展
2018年01月21日 15:33 中国汽车报网 

   

  大家下午好!很荣幸受邀参加今天下午的论坛,借此机会与大家分享英飞凌对核心技术的看法解读。

    我演讲分两部分,对全球包括中国新能源发展趋势看法,和半导体技术如何支持推进新能源产业发展。 

  为什么现在全球都在关注新能源市场?

    我们有非常严峻的节能减排目标。NEDC二氧化碳排放指标制定,欧盟走在前面。几年前推出NEDC测量标准,实际路况并不是像完美状况下标注的NEDC数值,NEDC不能反映实际路况和实际二氧化碳排放。欧盟最新标准推出比现在NEDC标准严峻,NEDC标准之上用最新的WLTP的评估标准,而且要加修正值。因为标准路况下不能反映所有加速与标准,最新标准会非常严峻苛刻。 

  目前看到黑色曲线是实际二氧化碳排放,现在看到如果是以NEDC为标准,中间灰色曲线达到95克/百公里排放。如果转到最新的WLTP+修正值的最终排放是下面曲线。过程中想达到2030年、2050年排放标准有很大差距,必须推广新能源汽车才能达到二氧化碳排放。现在差值在25%-35%之间,拥有严格的标准目标需要达到。这就是大家积极努力,推进新能源汽车的发展的原因。 

  全球新能源市场往好方向走,新能源市场最终达到平衡值有两部分,一部分是中国更多推进的新能源汽车,主要是插电、纯电动汽车和燃料电池汽车。中间会有过度区间,混动和弱混48V最近几年有很大发展。现在传统动力的节能减排,包括48V和弱混再到插电混动汽车和纯电动汽车,我认为会同步发展。一段时间内,三部分会有很大发展。最大发展过程期间在2020年-2025年之间。 

  2016年最终电动汽车或新能源汽车大幅度推入消费者,取代传统内燃机最重要的指标是性价比。什么时候性价比可以真正满足客户需求?主要的是电池,因为电池在成本增加中是最大的部分。左上角的曲线,如果看动力系统,2023年电池成本在价格下降中与传统内燃机系统成本达成一致。电池成本继续下降,说明本身车的动力系统性价比传统内燃机性价比更高,市场导向一定导向新能源汽车。 

  传感、计算、执行,器件本身做更深一步提高,更加提高性能,促进产业发展。控制器的主芯片单片机,单片机需要有更高的计算功能外,还需要提供更高的价值。价值在哪里?传统电机驱动,我们在逆变器会有解码芯片,芯片功能读取电机转速与位置。新一代的单片机自含硬件模块,DS-ADC它能够代替旋变解码芯片,功能集成在单片机之内,取代原来解码芯片,节省部分成本。现在市场平均价格6美元,功能单片机完全能够提供。 

  汽车系统质量和安全要求越来越高,多核单片机可以提供更高的功能安全等级支持与要求。多核单片机架构有更多电机和辅助系统集成在一起,多核单片机最大优势是,可以把原来主控芯片、逆变器芯片的单片机、多核预算加进辅助系统。原来会有单片机主控单片机,我们可以集成在一个多核的单片机功能里实现,不需要每一个系统有单独的单片机,从成本和功能安全方面有很大提升。单片机的产品封装可以兼容,可以选择大封装和小封装,封装内部可以延伸不同平台。根据功能需求,本身平台硬件设计可以一样。 

  大家对英飞凌的功率器件产品比较熟悉。传统封装IGBT的模块,右边是双面水冷的产品,新一代产品都会有兼容性,会提供从10千瓦左右到更高功率的相关产品。新产品会逐渐提高更多的功能和功率等级。以HP Drive为例,中间750V820产品,以标准产品为基础可以在不同等级往下走,也可以往上走,所有都是兼容的。如果需要更低功率平台,可以选择往下,比如660或者770的产品,如果需要更高功率的可以往上走到950。后续会推出新的产品,高压的1200V产品,包括后续碳化硅的产品,可以在平台自选需要的产品。新一代的HP Drive产品应用EDT2晶圆技术,大家知道晶圆技术需要更高的功率密度。右边的图,如果达到更高功率密度有开关,我们希望最高的情况是左下角的图。运用新的EDT2的技术,可以在原来基础上提高功率密度。EDT2技术做到最大12英寸晶圆,300毫米的晶圆。全球第一家半导体厂商能够量产EDT2功率器件产品,我们在欧洲的晶圆工厂也能量产。 

  大家如果用过IGBT芯片会了解,逆变器高压所需要的隔离驱动芯片是在原来的产品基础上逐渐增加公共安全功能。新一代研发之中的产品,后续会完全满足最高的安全等级。右边是一系列高压辅助系统不带隔离功能的驱动芯片,所以大家可以根据自己的需求选择相关产品。 

  除了提升本身产品的功能基础外,半导体产品还可以做什么?希望能够通过半导体产品创新,提升系统性价比。英飞凌最新推出轴端旋变集成系统,90%以上在电机轴端尾端都有旋变,旋变变压器要读取电击的角度和转动的角度。系统相对重,而且是机械式的读法,不能满足公共安全要求。英飞凌的新设计通过把小的磁体加进电机轴内,安装上高精度的角度传感器。通过小的集成系统,可以安装在电机的轴承之内,取代现在传统的机械旋变系统。平台化的设计,成本完全取代传统旋变系统。不同电机的旋变要求不一样,节省平均100到200人民币。对电机和电控厂家而言是比较大的节省。除了成本和重量的节省之外还有另外的好处。目前传统机械系统会有外部的电压或电干扰,系统放在电机轴承内部,并不受到外部的干扰。平台设计更容易地适应各平台设计,节省研发和后续开发成本。 

  我们认为碳化硅一定是后续电子产品发展的趋势,尤其是在新能源汽车上的应用。碳化硅最大的好处是提升功率密度很快超过80%,达到同样功率情况下体积可以缩小80%,提高功率密度达到80%。提高效率,同等情况下可以让电池缩小5%。体积(重量)来讲,同样的产品用碳化硅可以用更小的电池。如果用同样的电池,可以有更长的续航里程。因为成本碳化硅没有普及,需要看系统成本性价比。碳化硅普及要等到有真正需求,现在电池也需要在半导体器件上增加成本,因为碳化硅本身比碳产品贵。整个系统能够达到一定功率密度,需要换碳化硅产品的平衡点是系统的成本要有节省。后面几年中,碳化硅可以使系统达到成本平衡,最终得到最大利用。 

  英飞凌一直跟各车厂与零部件供应商合作,希望继续与合作伙伴合作,支持中国新能源汽车市场蓬勃发展。 

       

  问:刚才提到英飞凌IGBT和旋变能满足功能安全多核的单片机,英飞凌对新能源汽车应用领域有很多,我们更多关注IGBT。英飞凌对中国电机控制器的零部件企业是否可以接受定制化的IGBT或者IPM开发方案?针对国内新能源产业对电机控制器的零部件企业,价格有没有定位?未来几年随着中国新能源汽车产业发展,英飞凌对电机控制器提供IGBT价格趋势。 

       

      答:不只是基于IGBT的产品,我们对所有产品都是市场化的运作。我们确认中国现在是全球最大的新能源市场,产品一定要基于市场和客户需求。您所说的定制化产品,不管是其它功能的芯片或者是IGBT,只要是中国市场有足够需求,我们公司需要有商务平衡。只要达到要求,我们当然会为客户定制,现在在中国有给客户定制芯片产品的案例。IGBT产品慢慢趋向更多中国本土客户要求。 

与客户合作,我们与中国很多车厂进行深入合作,我们继续与它们携手合作。希望与大家一起努力,快速发展新能源市场,有更大的量产,让价格更快下降。后续会在国内有国产化的计划,我们会做相关规划与铺垫,让产品有更大的性价比,更多支持中国市场发展。
责任编辑:薛亚培
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