应用范围拓展,智能功率模块趋向多元化

上网时间: 2014年09月01日? 作者:刘恒? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:智能功率模块? IPM多元化? 功率器件?

尽管智能功率模块(Intelligent Power Module,简称IPM)的应用已有相当长的一段时间,在某些终端市场也属于比较成熟的一类产品,但随着近年来市场应用需求的快速扩展,也推动IPM产品的技术规格更加多元化。根据相关行业调研机构的统计数据显示,2013年全球智能功率模块的市场规模约为17.6亿美元,未来几年内将保持20%左右的增长速度。

IPM设计所涉及的综合技术包括功率器件、驱动器IC、封装以及系统优化等,这也令该类产品的未来发展与封装技术、半导体技术的开发路线息息相关。在功率器件方面,传统IPM包含用于较高电压的IGBT及用于较低电压的MOSFET,而未来的IPM将越来越多地利用先进的功率器件,如超结FET、组合功率器件,甚至是氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)器件等;此外,集成模拟功能及封装技术也将因应新型功率器件而不断演进,从而支持更高的工作频率,减小寄生参数,优化散热性能。

新兴市场应用条件逐步成熟

长期以来,电器和工业领域都是IPM的主力需求市场。特别是家电行业,由于在洗衣机和空调系统中采用了大量的高级电子控制解决方案,使得MHA(主要家用电器)部分成为了IPM的重点市场之一。同时,值得关注的是,随着近年来工业自动化、汽车电子等新兴市场的应用条件逐步成熟,IPM在这些专业领域中的使用比例也在日渐增长。

应用范围拓展,智能功率模块趋向多元化_《国际电子商情》威柏电子有限公司汽车电子/工业及新能源事业部总监杨同礼_1
威柏电子有限公司汽车电子/工业及新能源事业部总监杨同礼

对此,威柏电子有限公司汽车电子/工业及新能源事业部总监杨同礼分析道,在伺服器行业中,IPM正面临普通IGBT模块的竞争,产品价格走低,但会保持一定的距离;在变频空调应用中,因为进入厂商较多,加之面对消费类市场的要求,因而也存在较大的价格竞争压力;在新能源汽车领域,则面临更高的功率要求;在自动化行业中,IPM被运用在机器人手臂控制系统中,代替人工操作,来应对人力成本升高的压力。“市场需求的扩大,带来了对宽范围IPM的强烈需求,IPM的开发需要在芯片本身和驱动IC方面具备极高的制造工艺水平和技术积累,所以只有少数几家厂商有能力供应。威柏目前主要供应FUJI V-IPM及空调专用IPM,产品已应用在国内主流的家用/商用空调、机床伺服及机器人、电动汽车等领域。”

应用范围拓展,智能功率模块趋向多元化_《国际电子商情》国际整流器公司产品营销和战略推广开发部副总裁Alberto Guerra_2
国际整流器公司产品营销和战略推广开发部副总裁Alberto Guerra

市场的快速变化迫切要求IPM面向实际应用,在更广泛的功率级中增加灵活性,能完全满足成品的各种功率级。国际整流器公司(International Rectifier,IR)产品营销和战略推广开发部副总裁Alberto Guerra表示:“此前,IPM一般只限制在400W电机以上的电源应用中,但是现在的市场需求可能扩展到低至50W,且最高升至数万瓦(适用于工业应用)。总之,IPM厂商正经历着灵活设计、可生产性和可升级性方面的探索。其中,可升级性指的是可共享相同的模块设计及相同的波形因数(完全相同的引脚输出配置和功能性)。”

应用范围拓展,智能功率模块趋向多元化_《国际电子商情》安森美半导体智能功率模块(IPM)业务部主管Chris Chey_3
安森美半导体智能功率模块(IPM)业务部主管Chris Chey

另一方面,与其它替代的分立元件解决方案相比,简单易用、缩减SKU和减少空间等应用优势也成了带动IPM市场快速发展的另一大内部因素。

“例如在空间受限的电源应用中设计电源系统时,”安森美半导体智能功率模块(IPM)业务部主管Chris Chey介绍道,“由于涵盖多个复杂功率电路,如三相拓扑结构,因此要求具有更精心的功率电路设计及散热设计。采用智能功率模块不仅可以在这类应用中节省空间及降低系统成本,还能为客户减轻某些关键功率电路及散热的设计工作。” 据了解,安森美半导体的IPM产品全部在越南的全新封装厂完成生产制造,目前中国已成为其全球最大的市场并预计在未来几年内将保持稳定增长。

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