節(jié)能減排提升能效, IPM作用顯著

IPM智能功率模塊是先進(jìn)的混合集成功率器件，高品質(zhì)高可靠的IPM一直由日系、德系和美系廠商占據(jù)幾乎所有的市場份額。如今，中國正成為半導(dǎo)體產(chǎn)品應(yīng)用的最大市場，半導(dǎo)體產(chǎn)品的國產(chǎn)化替代方興未艾。

昨日，第18屆中國家電及消費(fèi)電子博覽會(huì)（AWE2019）在上海閉幕，現(xiàn)場人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)與家電、消費(fèi)電子行業(yè)深度融合，智能家電、智能家居、智慧出行、智慧娛樂等再次成為展會(huì)熱門看點(diǎn)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能家居產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，帶動(dòng)白電產(chǎn)品對傳統(tǒng)的IGBT等功率器件有了新的要求，再加之變頻技術(shù)的日趨成熟，智能功率模塊（IPM）在智能白電中的應(yīng)用也越來越重要。在此次展會(huì)上，我們可以看到很多知名的家電企業(yè)參展，這些家電企業(yè)對IPM更是“情有獨(dú)鐘”。

IPM智能功率模塊是先進(jìn)的混合集成功率器件，高品質(zhì)高可靠的IPM是白電產(chǎn)品中不可或缺的核心技術(shù)器件，一直由日系、德系和美系廠商占據(jù)幾乎所有的市場份額。

如今，中國正成為半導(dǎo)體產(chǎn)品應(yīng)用的最大市場，半導(dǎo)體產(chǎn)品的國產(chǎn)化替代方興未艾，國內(nèi)半導(dǎo)體廠商正在積聚實(shí)力，在高端應(yīng)用市場逐步取得進(jìn)展。

節(jié)能減排提升能效，IPM作用顯著

近年來，白色家電市場增速不斷提高，其中變頻冰空洗三大白電提升比例和替代趨勢明顯。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年冰洗空三大白電銷量突破35000萬臺(tái)，在洗衣機(jī)方面，2018年前十個(gè)月變頻洗衣機(jī)累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷量1754.21萬臺(tái)，同比增長27.45%，占洗衣機(jī)銷量的比重提高至32.76%；冰箱方面，變頻冰箱2018年前十個(gè)月累計(jì)銷售1364.6萬臺(tái)，同比增幅為32.76%，占同期冰箱銷量的比重提高至21.74%；空調(diào)方面，2018年前十個(gè)月變頻空調(diào)累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷量5572.20萬臺(tái)，同比增長9.60%，占空調(diào)銷售量的比重提高至42.58%。來到2019年，隨著國家正在積極推動(dòng)落實(shí)空調(diào)定頻能效和變頻能效標(biāo)準(zhǔn)合并統(tǒng)一，變頻替代定頻的節(jié)奏將會(huì)大幅提速。

目前，中國已經(jīng)是全球最大的白色家電生產(chǎn)基地，約占全球白電產(chǎn)能的60-70%。隨之而來的是，各大家電品牌均已吹響了智能化、變頻化的號角，越來越多的白電產(chǎn)品將要進(jìn)入智能時(shí)代；再加之，國家倡導(dǎo)白電產(chǎn)品節(jié)能減排，提升能效，向國際市場看齊的政策導(dǎo)向讓IPM在其中發(fā)揮的作用越發(fā)顯著。

不久前，國家發(fā)改委等10部委印發(fā)《進(jìn)一步優(yōu)化供給推動(dòng)消費(fèi)平穩(wěn)增長促進(jìn)形成強(qiáng)大國內(nèi)市場的實(shí)施方案(2019)》，倡導(dǎo)節(jié)能高效、綠色低碳的消費(fèi)方式。這意味著，不僅是國際市場，國內(nèi)市場政策也顯示節(jié)能減排將是家電行業(yè)發(fā)展大勢所趨，提高變頻比例將成為白電升級的關(guān)鍵。

升級后的白電，一方面可以提供家居的舒適度和幸福感，畢竟白電是民生之一，需求量龐大；另一方面，這是國家重要產(chǎn)業(yè)之一，IPM則是影響白電變頻普及的關(guān)鍵，對國家節(jié)能減排、能效提升方面起到很好的政策輔助。

具體而言，空調(diào)作為白電出貨主力之一，之前市面上都是定頻空調(diào)，幅值和頻率都是固定的。而現(xiàn)在的變頻空調(diào)，壓縮機(jī)的供電電源幅值和頻率是可變的，具體原理是先將單相市電由整流橋和電解電容轉(zhuǎn)化為直流310V，然后由IPM將直流310V轉(zhuǎn)換成3相交流電，給IPM施加不同的控制方式，就可以調(diào)節(jié)IPM輸出交流電的幅值和頻率。此外，定頻風(fēng)扇只有3-5個(gè)風(fēng)速檔位，而變頻風(fēng)扇可以有幾十上百種檔位，就是因?yàn)槔肐PM可以調(diào)節(jié)電機(jī)輸入電源的幅值和頻率，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

此外，IPM作為先進(jìn)的混合集成功率器件，使用IPM可以使生產(chǎn)廠家降低在設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造上的成本。與普通IGBT相比，在系統(tǒng)性能和可靠性上有進(jìn)一步的提升。由于IPM集成了驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，使得用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)變的相對容易，并能縮短開發(fā)周期；由于IPM通態(tài)損耗和開關(guān)損耗都比較低，使得散熱器減小，因而系統(tǒng)尺寸也減小；所有的IPM均采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)化與邏輯電平控制電路相聯(lián)的控制接口，在產(chǎn)品系列擴(kuò)充時(shí)無需另行設(shè)計(jì)電路。IPM在故障情況下的自保護(hù)能力，也減少了器件在開發(fā)和使用中過載情況下的損壞機(jī)會(huì)。

目前，白電產(chǎn)品用到的絕大部分IPM都是來自國際知名的半導(dǎo)體廠商，士蘭微是國內(nèi)為數(shù)不多的能夠?qū)崿F(xiàn)IPM從芯片到封裝全部自主研發(fā)和生產(chǎn)的廠商。此次AWE2019展會(huì)上，士蘭微的展臺(tái)聚集了大量人氣，備受家電廠商的關(guān)注。

據(jù)了解，在IPM領(lǐng)域，士蘭微電子IPM系列產(chǎn)品涵蓋了從20W-3000W的功率段，其智能功率模塊產(chǎn)品已經(jīng)被國內(nèi)各大家電企業(yè)和工業(yè)企業(yè)認(rèn)可，在變頻空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱、廚房電器、工業(yè)紡織、機(jī)床等應(yīng)用領(lǐng)域大批量采用。

目前，士蘭微新推出一款全新IPM產(chǎn)品——SOP37系列智能功率模塊，其內(nèi)部不僅內(nèi)置了功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路，還把控制單元MCU集成進(jìn)去，使整個(gè)系統(tǒng)板卡的面積大大減少（板卡照片、減小比例），簡化板卡生產(chǎn)流程，降低材料成本和加工成本，使得系統(tǒng)更加集成化、小型化、智能化。此外，士蘭微的其他IPM系列產(chǎn)品，如DIP24、DIP27系列、IPM23系列等產(chǎn)品，均已經(jīng)過多年的市場驗(yàn)證，性能優(yōu)異、性價(jià)比極高且提供合作伙伴式的服務(wù)。

近年來，士蘭微IPM功率模塊產(chǎn)品在國內(nèi)白色家電（主要是空、冰、洗）和工業(yè)變頻器等市場持續(xù)取得突破，累計(jì)出貨近千萬顆。特別值得一提的是，2018年，國內(nèi)多家主流的白電整機(jī)廠商在變頻空調(diào)等白電整機(jī)上使用了超過300萬顆士蘭微IPM模塊，展示出士蘭微在IPM白電市場良好的發(fā)展趨勢。

Silan變頻空調(diào)驅(qū)動(dòng)板

Silan變頻冰箱驅(qū)動(dòng)板

Silan產(chǎn)品風(fēng)扇單芯片驅(qū)動(dòng)板

事實(shí)上，士蘭微做IPM始于2009年，2010年開始高壓功率模塊IPM封裝，2012年IPM產(chǎn)品開始在白電工業(yè)領(lǐng)域推廣，2016年被國內(nèi)多家品牌家電廠家大量采用并合作開發(fā)，其中也包括海信、美的等知名廠商。至今已形成IPM芯片設(shè)計(jì)、流片、封裝、測試、系統(tǒng)驗(yàn)證一體的全流程體系，在IPM領(lǐng)域有著深厚的技術(shù)積累和完善的質(zhì)量管控體系，規(guī)模居于國內(nèi)領(lǐng)先。

在質(zhì)量管控方面，士蘭微的功率模塊產(chǎn)品，擁有10年的產(chǎn)品開發(fā)歷程，大量的市場驗(yàn)證，市場反饋良好。針對功率模塊產(chǎn)品，專門建立了從芯片開發(fā)、流片、封裝、測試到應(yīng)用的完整的管理體系，建立了工業(yè)級、汽車級的產(chǎn)品控制流程，管控方面嚴(yán)于現(xiàn)有國際知名品牌。

此外，士蘭微電子擁有從芯片設(shè)計(jì)到流片廠到封裝測試工廠完整的自有工廠，產(chǎn)品開發(fā)快，產(chǎn)能有保障，目前已經(jīng)建立了300萬顆/月的IPM模塊封裝產(chǎn)能，可以有效保障客戶需求。針對空調(diào)、洗衣機(jī)、工業(yè)控制等各個(gè)應(yīng)用，士蘭微在多年的量產(chǎn)過程中，已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，制定了一系列的完善措施，產(chǎn)品穩(wěn)定性已接近或優(yōu)于國際主流的同類產(chǎn)品。

在工藝表現(xiàn)上，士蘭微利用自身先進(jìn)的高壓高功率半導(dǎo)體技術(shù)、高壓BCD工藝平臺(tái)和多芯片模塊組裝技術(shù)，把士蘭微自有的功率開關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，開發(fā)出一系列的智能功率驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)品，內(nèi)置欠壓、過流、過溫等故障檢測電路，滿足直流無刷化、調(diào)速變頻化需求，可充分滿足市場的需求。

行業(yè)人士透露，IPM的品質(zhì)跟芯片制造及封裝技術(shù)有很大關(guān)系，士蘭微有自己的封裝廠，且有8英寸的晶圓廠，12英寸晶圓廠也已投建，所以有非常好的平臺(tái)優(yōu)勢，再加之士蘭微與白電客戶都建立了很好的產(chǎn)品合作關(guān)系，其IPM無論是空調(diào)、冰箱還是洗衣機(jī)等白電產(chǎn)品，都有大批量出貨，客戶的接受度都非常高。

“士蘭微IPM全是自主開發(fā)的芯片，開發(fā)迭代速度可控；產(chǎn)品已可實(shí)現(xiàn)對國際競品的替代，品質(zhì)可靠，利用8英寸晶圓平臺(tái)生產(chǎn)，芯片性能趕超國際先進(jìn)水平?！?strong>上述人士稱，士蘭微后續(xù)將會(huì)開發(fā)功率密度更大、電流規(guī)格和耐壓規(guī)格更高的產(chǎn)品。

這或許正是白電廠商選擇采用士蘭微的IPM實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代的原因，畢竟白電對IPM品質(zhì)、系統(tǒng)可靠性要求非常高，產(chǎn)品保質(zhì)期也越來越長。行業(yè)人士認(rèn)為，在這種情況下，士蘭微想要實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代的IPM，其產(chǎn)品品質(zhì)就要與國際廠商無差別，才能讓客戶用的安心；對于將要計(jì)劃導(dǎo)入士蘭微的廠商，士蘭微則要充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，可以按客戶的實(shí)際需求快速定制改進(jìn)方案，才能持續(xù)新增客戶，提升出貨規(guī)模。

不過，目前國內(nèi)半導(dǎo)體廠商與國際大廠在綜合能力上尚存在很大的差距，亟需提升技術(shù)創(chuàng)新、品質(zhì)控制與大規(guī)模供貨等能力。據(jù)了解，士蘭微IPM在白電和工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)累計(jì)有千萬顆出貨和大量TOP客戶認(rèn)可等基礎(chǔ)，通過持續(xù)投入資源在變頻電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)和控制領(lǐng)域進(jìn)行深入研究，通過不斷提升其產(chǎn)品的可靠性、高度集成化和性價(jià)比，持續(xù)助推白電產(chǎn)品的節(jié)能化和高舒適性，同時(shí)不斷縮小與國際廠商的差距，并將在全球白電IPM市場中占據(jù)一席之地。