英飛凌：中國功率模塊市場的三個熱點

    瞄準(zhǔn)中國工業(yè)功率模塊市場的巨大潛力，英飛凌半導(dǎo)體正在包括軌道交通、電動和混合動力客車以及機(jī)械工程、風(fēng)能發(fā)電三大細(xì)分市場展開攻勢。在不久前上海舉行的PCIM2009大會上，該公司發(fā)布了最新的MIPAQ Base模塊，面向高達(dá)55kW的工業(yè)驅(qū)動和伺服裝置，滿足低雜散電感的系統(tǒng)設(shè)計要求。

    根據(jù)IMS Research在2009年5月發(fā)布的最新報告，2008年全球功率模塊市場總值29.7億美元。緊隨三菱電機(jī)，英飛凌拿下了19.3%的市場份額，排名第二。但是，這并不符合該公司在包括分立器件和功率模塊在內(nèi)的整個功率半導(dǎo)體市場的地位——同一份報告顯示，自2003年以來這家公司就一直牢牢占據(jù)著全球功率半導(dǎo)體市場的冠軍位置，2008年，通過將市場份額上由前一年的9.6%提高到10.1%，英飛凌進(jìn)一步鞏固了這一優(yōu)勢。

    很顯然，在英飛凌高速發(fā)展的功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)中，模塊業(yè)務(wù)拖了后腿。而這正是該公司加大中國市場開發(fā)力度的重要原因——2000~2008年，英飛凌中國區(qū)的工業(yè)功率模塊銷售額增長了18.6倍，年均復(fù)合增長率44%，在包括通用變頻器、中高壓變頻器、電焊機(jī)、電源/UPS/EPS、感應(yīng)加熱、電力傳輸及電源質(zhì)量、商用電磁爐、軌道交通、電動公交車、風(fēng)能發(fā)電等十多個領(lǐng)域全面開花，擁有超過1,000多家客戶。對于英飛凌來說，抓住中國市場，也等于抓住了未來繼續(xù)上升的動力。也正是如此，英飛凌還將德國Warstein之外的全球第二大功率模塊技術(shù)應(yīng)用中心也設(shè)在了上海。

MIPAQ模塊的三個系列產(chǎn)品

    特別的，在全球經(jīng)濟(jì)陷入困境的當(dāng)下，中國市場表現(xiàn)出的巨大潛力更是讓英飛凌不敢掉以輕心。英飛凌中國工業(yè)及多元化電子市場部高級經(jīng)理馬國偉表示，這主要表現(xiàn)在軌道交通、電動和混合動力客車以及機(jī)械工程、風(fēng)能發(fā)電三個部分。

    中國鐵路“十一五”規(guī)劃的四縱四橫鐵路網(wǎng)將會把鐵道總里程從2006年的76,000公里提高到2020年的120,000公里，加上未來5年內(nèi)中國擁有城市軌道交通線路的城市將會達(dá)到25個，總里程達(dá)到1,000公里。業(yè)界預(yù)計，這一雄心勃勃的規(guī)劃加上新增的經(jīng)濟(jì)刺激計劃，將會有20,000億元資金用于未來鐵道建設(shè)中去。并增加5,000輛電力以及柴油機(jī)車、2,000輛高速動車組以及3,000輛客車廂。還不包括至少1,000列以上的城軌地鐵車輛。這些車輛所使用的主牽引變流器及輔助變流器對IGBT模塊的需求是驚人的。舉例而言，每節(jié)地鐵車廂需要50個IGBT模塊，每節(jié)電力機(jī)車則需要100個，每節(jié)高速動車的需求量也不低于100個。

    自“九五”開始到“十一五”，中國電動和混合動力客車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了10多年的發(fā)展。除了去年8月份啟動的科技部“863”計劃中有關(guān)節(jié)能和新能源汽車的內(nèi)容之外，“十一五”第二階段中國還將投入4.13億用于技術(shù)研發(fā)，加上配套的23億資金，財政部于今年2月份啟動了旨在推動電動客車走向商運的10城千輛計劃。馬國偉指出，這同樣會催生市場對功率模塊產(chǎn)品的龐大需求。“發(fā)電機(jī)和馬達(dá)驅(qū)動的關(guān)鍵器件就是IGBT。”

    再看風(fēng)能發(fā)電部分。數(shù)字顯示，截至2008年，中國風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)達(dá)到13.2GW。僅2008年一年新增裝機(jī)容量就達(dá)到7.19GW。而根據(jù)李俊峰等人編撰的《China Wind Power Report》，到2010年時，樂觀估計中國風(fēng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將會上升到25GW，并在2020年突破120GW。同樣的，這也為英飛凌的功率模塊業(yè)務(wù)帶來了巨大增長空間。馬國偉表示，目前在風(fēng)能發(fā)電供應(yīng)鏈中，除了葉片、齒輪箱以及發(fā)電機(jī)外，風(fēng)電變流器已經(jīng)成為主要瓶頸之一。而后者的主要組成部分就是IGBT模塊、IGBT系統(tǒng)組件以及雙極性模塊等。

    針對上述三個在中國市場高速發(fā)展的重點領(lǐng)域，英飛凌已經(jīng)做好了所有準(zhǔn)備。馬國偉表示，該公司用于機(jī)車牽引的IGBT模塊目前主要有采用IHV封裝的6.5kV和3.3kV兩個電壓等級。此外，用于輔助變流器也有IHM封裝、電壓等級在1.7kV的IGBT模塊。而無論是哪種封裝，牽引級IGBT模塊都擁有更小巧的體積、更堅固的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及更低的熱阻。至于電動和混合動力客車方面，則有采用第四代IGBT芯片的PrimePACK大功率模塊，峰值功率可達(dá)180kW，最高結(jié)溫175℃。風(fēng)能發(fā)電部分，最新的產(chǎn)品有基于成熟的ModSTACK平臺和PrimePACK IGBT模塊而開發(fā)的IGBT系統(tǒng)組件ModSTACK HD。據(jù)稱，采用模塊化設(shè)計的這種組件在相同的機(jī)箱面積中增加了54%的功率，最高輸出功率可達(dá)2MW。

    來看此次PCIM上英飛凌特別帶來的MIPAQ Base量產(chǎn)模塊。據(jù)稱，MIPAQ系列包括三大類產(chǎn)品，除了內(nèi)部集成電流取樣電阻的IGBT三相逆變橋MIPAQ base已經(jīng)量產(chǎn)之外，還有又集成了全數(shù)字化電流測量功能、提供電流隔離輸出信號的MIPAQ sense以及集成了驅(qū)動、溫度檢測元件的MIPAQ serve模塊。后兩者目前僅提供樣片，預(yù)計09年Q3量產(chǎn)。

    馬國偉介紹，MIPAQ base和MIPAQ sense都基于廣泛使用的EconoPACK3封裝，取樣電阻通過DCB襯底進(jìn)行散熱，從而維持了高精度的電流采樣，免除了PCB高溫。特別的，MIPAQ sense在電流測量方面采用了英飛凌特有的無芯變壓器(CLT)技術(shù)，提供電器隔離，無需額外光耦，方便控制器直接讀取。

    與其他兩類MIPAQ模塊不同，MIPAQ serve采用了全新的EconoPACK4封裝。其特點是采用螺栓型功率端子，交直流側(cè)在兩側(cè)分開，以便簡化母排設(shè)計，同時還采用了超聲波焊接技術(shù)和6單元電路結(jié)構(gòu)。三電平電路的的設(shè)計有助于降低逆變器諧波。采用1200V IGBT4芯片。模塊最大電流200A。最后，馬國偉還特別強(qiáng)調(diào)了英飛凌在結(jié)構(gòu)上的一項創(chuàng)新——該公司將驅(qū)動電路板置于了IGBT功率單元上方，這使得其結(jié)構(gòu)更加緊湊，有助于減少系統(tǒng)尺寸。■