丁榮軍：基于自主新品的電動汽車功率半導體器件開發與系統集成
圖為中國工程院院士丁榮軍發表演講
1月14日-15日，中國電動汽車百人會論壇（2017）在北京釣魚臺國賓館召開。中國工程院院士丁榮軍在會上發表演講。
以下為演講內容：
主持人吳志新：感謝副市長精彩的介紹。確實大家有機會有時間到金華看看或許不錯，小鎮也挺好。感謝兩位領導精彩的致辭。下面進入到專題發言的環節。今天上午安排得非常緊，10個嘉賓的講演，在這不廢話，請原諒不一一介紹嘉賓。還要提個要求，每個人限定在15分鐘，每個人15分鐘就是150分鐘，就得到下午快1：40結束，希望每個人嚴格控制在15分鐘，到時候我會提醒大家。在這提前抱歉。
首先有請中國工程院院士丁榮軍院士，大家歡迎！
丁榮軍：尊敬的各位來賓、各位同行，大家上午好！非常高興今天有這個機會跟大家匯報，基于自主芯片電動汽車功率半導體器件的開發和系統集成。
我的匯報分三個部分。
首先簡單介紹汽車功率半導體器件的發展趨勢。
功率半導體器件最早都是由晶閘管后來變成GTO到MOSFET，到現在用得比較多的IGBT器件。IGBT器件跟傳統的器件相比，主要是驅動比較簡單，同時損耗比較小，比較適合用于牽引傳動包括電機控制器等。IGBT器件包括原來講的功率半導體器件，都被譽為傳統系統，在高鐵里一樣，把它稱之為“心臟”。它主要起到能量傳輸和能量的點的轉換，是電機控制系統的CPU。
目前電動汽車器件大概占到控制器總成本的30%左右，目前在國內市場上用的電機控制器芯片基本由外國公司提供。
就控制器技術發展來說，第一階段是單個模塊，到第二階段有些定制，現在慢慢進入第三階段，采用雙面冷卻集成，發展到最后不管是旋轉電池、吸熱用電池，還是未來冷補電池，可能會把控制器和電機集成到一起去。
現在IGBT發展到第二階段中間這一塊，第三階段雙面結合的正在研究過程中，發展很快即將會推出。
目前，國際上面絕大部分公司汽車用的IGBT器件都是定制的，國內基本采用比較標準的封裝形式。下一步估計碳化硅由于它有很多的優越性將會被用到汽車上面，現在由于它量不是很大，再加上成本還是很高，目前在汽車上面應用還是有點困難。
第二部分想匯報一下株洲所這幾年關于器件開發做的工作。
株洲所1959年成立，長期從事電驅動系統，口號是“把高鐵的技術應用到電動汽車上面來”。最核心的是1964年開始研究的晶閘管，到2008年收購英國Dynex之后，進入IGBT。到2014年開始建8英寸線，2015年建成，現在已經從650伏到6500伏，全系列IGBT將進入市場，并且在去年已經批量出口到印度。
從并購以來，這幾年由最早的Dynex平面柵技術到現在高性能溝槽柵芯片技術，我們全面掌握，這為下一步汽車級IGBT開發奠定了非常好的基礎。
針對電動汽車應用來說，目前已經開發了三款，包括750V/200A、1200V/200A、750V/300A，300A是雙面焊的，后面會介紹到，今天也帶來了，有興趣大家可以看一看，總體性能無論關閘性能還是過載能力，都達到了國際上的領先水平。
建立了完整的8英寸IGBT生產線，從芯片設計、制造和封裝都是自己完成的，采用精細化的溝槽設計后，對產品性能有非常好的提升。
這條生產線是世界上第二條8英寸的IGBT生產線，第一條是英國的德夫林建在馬來西亞。目前形成的能力是每年10萬片芯片，大概30萬IGBT，按原來的封裝形式是這樣的。
功率半導體器件從未來滿足用戶需求，現在已經可以提供第一代采用平面柵標準模塊，到第二代雙面溝槽柵，包括同件建核的，包括平面雙面焊的，根據用戶需求可以提供。
整個工藝在這時間關系不具體介紹，如果大家有興趣也歡迎去株洲看一看。
從功率組件角度，通用IGBT建了生產線，從這可以看到，框的這塊采用雙面焊，把控制平臺和整個器件集中到一起，這樣也便于整車企業應用，相對比較簡單。并且功率密度由原來的每升10-20千瓦，最高提到24-25千瓦。
這是功率半導體組件的建設情況。
采用雙面冷卻之后，對散熱的效率有很大的提升，特別是現在采用智能，把驅動系統和器械結合在一起以后，更加可以提高整個驅動器電機控制器的安全性能。
這是最新批量生產兩種型號的產品，第一種型號是額定功率60千瓦，峰值功率到120千瓦，還有額定功率85千瓦，峰值功率125千瓦，功率密度到24L，重量可以看到前面是5.4公斤，后面是5.6公斤，今天把樣品帶到現場來了。
這是關于功率半導體組件，這是最新的，左下角圖可以看到，器械都已經集中到一起，已經不是原來單個IGBT模塊的概念，是變流器的概念。
這是下一代正在開發的碳化硅，正在建設生產線，預計今年6、7月份這條生產線會建成。并且現在碳化硅采用IGBT和碳化硅二極管反變量二極管混合型， 1500伏的器械已經在地鐵上得到批量應用。
下一步發展規劃。
關于IGBT在現在鋁工業基礎上，下一步第一通過溝槽柵精細技術提高功率技術；第二采用同功率損耗，降低控制器的重量；第三通過開發智能節能芯片，對整個系統是一個健康管理。下一步過渡到碳化硅上面去。
目前產品規劃，今年開始將推出IGBT功率組件這個產品，到2020年，希望碳化硅的功率模塊會推向市場。
我的匯報就到這。謝謝大家！
（根據速記整理，未經本人審閱）
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