英飛凌：中國功率模塊市場的三個熱點

    瞄準中國工業功率模塊市場的巨大潛力，英飛凌半導體正在包括軌道交通、電動和混合動力客車以及機械工程、風能發電三大細分市場展開攻勢。在不久前上海舉行的PCIM2009大會上，該公司發布了最新的MIPAQ Base模塊，面向高達55kW的工業驅動和伺服裝置，滿足低雜散電感的系統設計要求。

    根據IMS Research在2009年5月發布的最新報告，2008年全球功率模塊市場總值29.7億美元。緊隨三菱電機，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的整個功率半導體市場的地位——同一份報告顯示，自2003年以來這家公司就一直牢牢占據著全球功率半導體市場的冠軍位置，2008年，通過將市場份額上由前一年的9.6%提高到10.1%，英飛凌進一步鞏固了這一優勢。

    很顯然，在英飛凌高速發展的功率半導體業務中，模塊業務拖了后腿。而這正是該公司加大中國市場開發力度的重要原因——2000~2008年，英飛凌中國區的工業功率模塊銷售額增長了18.6倍，年均復合增長率44%，在包括通用變頻器、中高壓變頻器、電焊機、電源/UPS/EPS、感應加熱、電力傳輸及電源質量、商用電磁爐、軌道交通、電動公交車、風能發電等十多個領域全面開花，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應用中心也設在了上海。

MIPAQ模塊的三個系列產品

    特別的，在全球經濟陷入困境的當下，中國市場表現出的巨大潛力更是讓英飛凌不敢掉以輕心。英飛凌中國工業及多元化電子市場部高級經理馬國偉表示，這主要表現在軌道交通、電動和混合動力客車以及機械工程、風能發電三個部分。

    中國鐵路“十一五”規劃的四縱四橫鐵路網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年內中國擁有城市軌道交通線路的城市將會達到25個，總里程達到1,000公里。業界預計，這一雄心勃勃的規劃加上新增的經濟刺激計劃，將會有20,000億元資金用于未來鐵道建設中去。并增加5,000輛電力以及柴油機車、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，每節地鐵車廂需要50個IGBT模塊，每節電力機車則需要100個，每節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業已經經歷了10多年的發展。除了去年8月份啟動的科技部“863”計劃中有關節能和新能源汽車的內容之外，“十一五”第二階段中國還將投入4.13億用于技術研發，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品的龐大需求。“發電機和馬達驅動的關鍵器件就是IGBT。”

    再看風能發電部分。數字顯示，截至2008年，中國風能發電裝機總容量已經達到13.2GW。僅2008年一年新增裝機容量就達到7.19GW。而根據李俊峰等人編撰的《China Wind Power Report》，到2010年時，樂觀估計中國風能發電總裝機容量將會上升到25GW，并在2020年突破120GW。同樣的，這也為英飛凌的功率模塊業務帶來了巨大增長空間。馬國偉表示，目前在風能發電供應鏈中，除了葉片、齒輪箱以及發電機外，風電變流器已經成為主要瓶頸之一。而后者的主要組成部分就是IGBT模塊、IGBT系統組件以及雙極性模塊等。

    針對上述三個在中國市場高速發展的重點領域，英飛凌已經做好了所有準備。馬國偉表示，該公司用于機車牽引的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、更堅固的機械結構以及更低的熱阻。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180kW，最高結溫175℃。風能發電部分，最新的產品有基于成熟的ModSTACK平臺和PrimePACK IGBT模塊而開發的IGBT系統組件ModSTACK HD。據稱，采用模塊化設計的這種組件在相同的機箱面積中增加了54%的功率，最高輸出功率可達2MW。

    來看此次PCIM上英飛凌特別帶來的MIPAQ Base量產模塊。據稱，MIPAQ系列包括三大類產品，除了內部集成電流取樣電阻的IGBT三相逆變橋MIPAQ base已經量產之外，還有又集成了全數字化電流測量功能、提供電流隔離輸出信號的MIPAQ sense以及集成了驅動、溫度檢測元件的MIPAQ serve模塊。后兩者目前僅提供樣片，預計09年Q3量產。

    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，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，交直流側在兩側分開，以便簡化母排設計，同時還采用了超聲波焊接技術和6單元電路結構。三電平電路的的設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，馬國偉還特別強調了英飛凌在結構上的一項創新——該公司將驅動電路板置于了IGBT功率單元上方，這使得其結構更加緊湊，有助于減少系統尺寸。■