芯片历史演变视频

你认为电动汽车的核心部件是什么？

给你几个选择

1.电池

2.发动机

3.其他组件

我想目测选择2的人会更多，先恭喜你回答正确！

但是你知道电机的核心部分是什么吗？

嗯，它就是我们视频的主角——IGBT芯片。

那么谁是IGBT？

所谓IGBT就是绝缘栅双极晶体管。

它是由BJT即双极结型晶体管和MOS即绝缘栅场效应晶体管组成的全控压驱动功率半导体器件。

你是不是有点头晕？

首先，鲸会给大家科普下半导体器件的分类。

主要有两种分类方法，是否可控和驾驶模式。

内部是否可控和细分:

不可控型，即不能用控制信号控制，比如普通的功率二极管。

半控型，即能控制导通，但不能控制关断，如普通晶闸管。

完全受控，即可以控制它的开和关，如IGBT。

在驱动方式上，又分为电流驱动，即可以用电流信号控制，如三极管BJT。

电压驱动，即它可以由电压信号控制，如IGBT。

细心的粉丝可能会注意到，鲸，我前面提到IGBT是晶体管，那么它是芯片吗？

我们以华为麒麟990 5G芯片为例。

它的芯片面积是113.31 mm2，这么小的地方集成了多达103亿个晶体管。

可以看出，芯片是由大规模晶体管组成的，所以严格来说，单个IGBT不能归为芯片，而是功率半导体器件。

现在一般来说，IGBT芯片是由IGBT功率器件和许多其他东西组成的。

IGBT的主要工作是控制和传输电能。

可处理6500W以上的功率，仅需1秒即可实现65438+百万次电流切换动作。

不要小看它的功能！

目前电动汽车不需要设计发动机、变速箱等复杂的机械系统，IGBT的存在就是一大成就。

而IGBT芯片和我们每天提到的7 nm、5 nm集成电路芯片一样，也是国家02专项的重点支持项目。“02专项”是指“十二五”期间16国家重大技术突破中的第二名。

换句话说，这个芯片是目前电力电子器件中最先进的产品。

以我们常用的电脑为例。

如果计算机要进行高速运算，它需要一个中央处理器。

那像我们的高铁或者电动车这样的驱动也需要一个转换电流的装置，IGBT就是这样一个电能转换的CPU。

据统计，中国总发电量的60%用于各种类型的电机。

如果采用IGBT器件对电机进行变频调速，电机消耗的电能可节约约1/3，可节约全国总发电量的20%，相当于新建5座三峡大坝的效率。

根据工作电压，IGBT模块一般分为三类。

600伏以下的低电压

中压600伏-1200伏

高压1700V-6500V

低压IGBT模块通常用于消费电子和汽车零部件领域。

中压IGBT模块一般用于新能源汽车、工业控制、家用电器等领域。

高压IGBT模块一般用于轨道交通、新能源发电、智能电网等领域。

电动汽车方面，IGBT已经成为电动汽车电驱动系统的大头，成本直接占到一半。

电驱动系统在整个电动汽车中的成本约为15-20%，也就是说仅IGBT就占整车成本的7-10%。

IGBT有多重要？

形象点说，就像你宿舍里管电源的大叔。

什么时候打开电源，什么时候打开开关，你都很熟悉。给多少电都没关系。如果用电不规范，偷偷用大功率电器，通报批评没商量。

具体来说，IGBT可以直接控制DC和AC之间的转换。确定驱动系统的扭矩和最大输出功率。所以你的车的加速能力，最高时速，能效都取决于它。

例如:

例如，在电动汽车特斯拉Model 3上，电源由密集的电池提供，电池提供400伏DC。

而电动车的电机必须使用交流电，改变交流电的频率就可以改变电机的转速，从而精确控制车辆的速度和加速度，这都要归功于IGBT。

再比如高铁。

列车运行时，需要在短时间内将速度从零提升到300公里以上，或者在极短时间内平稳地停止高速运行的列车。

这个看似简单的加减速过程，需要一系列相关的传动设备、牵引变流器等电气设备。而这就需要保证各种设备所需的电流和电压都是极其准确可靠的。

在目前的技术条件下，只有大功率的IGBT才能满足这一苛刻的要求。

而且在减速过程中，通过IGBT的作用，可以将列车减速产生的能量转化为电能，回馈给电网。

可以说，IGBT装置是列车运行的“心脏”。

那么发展IGBT很难吗？

就像传统的手机芯片开发一样。

IGBT产业的上游产业主要包括半导体材料，如硅片、光刻胶等。和相关设备，例如掩模对准器、蚀刻机等。

按照芯片制造的流程，IGBT产业可以分为三个部分:芯片设计、晶圆制造、模块封装和测试。

不过，相对于手机芯片的制造技术和设备，IGBT芯片的要求并没有那么高。

此外，不同功率等级的IGBT芯片也有不同的尺寸。一般来说，功率级别越高，芯片尺寸越大。

目前IGBT产品最有竞争力的生产线是8英寸和12英寸。

世界领先的制造商是德国英飞凌公司，该公司在12英寸生产线上批量生产IGBT产品。

国内大部分晶圆厂商还停留在6寸产品阶段。目前，中国已有深圳比亚迪、株州CRRC时代、华虹李鸿实现8英寸产品量产。但其产品的良品率与国际领先水平仍有一定差距。

最后，IGBT工业的下游产业。

它包括广泛的应用市场。IGBT广泛应用于工业控制、新能源汽车、消费电子、电力存储、轨道交通、家用电器等领域。

IGBT技术长期被少数经济发达国家垄断。

例如，中国铁道车辆使用的IGBT模块全部从德国和日本进口，尤其是在高档IGBT设备上。

2008年，中国第一条京津间的高铁开通，随后更多的高铁线路开通，因此对IGBT的需求成倍增长。

一辆8列车标准动车组需要152个IGBT芯片，仅这一个芯片的成本就高达近200万元。中国高铁制造每年需要从国外采购超过10万个IGBT模块，采购资金超过6543.8+02亿元。

2014年6月，经过6年的不懈努力，我国自主研发、拥有完全知识产权的8英寸IGBT芯片成功下线。

打破大规模半导体没有自主芯片的历史，标志着我们的高铁有了第一个“中国芯”。

最后，鲸鱼，我想说:

十多年前，IGBT芯片基本上由欧洲和日本主导。

高铁的IGBT被日本三菱重工垄断，电动车的IGBT被德国英飞凌垄断。

如今，国内各企业已经开始加大自主研发IGBT芯片的力度。其中比较著名的有深圳比亚迪、株州CRRC时代电气、杭州士兰威等。

目前复兴号涉及的高速动车组254项重要标准中，中国标准占84%。

高铁跑得快，全靠电机带。

复兴号的心脏也是牵引电机。它有1152个IGBT芯片。目前，株州CRRC自主研发的生产线每年可生产50万片IGBT芯片。

中国CRRC生产的IGBT芯片不仅能满足自身需求，还能满足出口国外的标准，达到了世界一流水平。

不得不说，中国标准的意义在于每一次核心突破，都带动了整个体系的升级。而每一个系统的升级，最终让中国制造走向世界。