節(jié)能減排提升能效, IPM作用顯著

IPM智能功率模塊是先進的混合集成功率器件，高品質高可靠的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，中國正成為半導體產(chǎn)品應用的最大市場，半導體產(chǎn)品的國產(chǎn)化替代方興未艾。

昨日，第18屆中國家電及消費電子博覽會（AWE2019）在上海閉幕，現(xiàn)場人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等前沿技術與家電、消費電子行業(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熱門看點。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能家居產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，帶動白電產(chǎn)品對傳統(tǒng)的IGBT等功率器件有了新的要求，再加之變頻技術的日趨成熟，智能功率模塊（IPM）在智能白電中的應用也越來越重要。在此次展會上，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“情有獨鐘”。

IPM智能功率模塊是先進的混合集成功率器件，高品質高可靠的IPM是白電產(chǎn)品中不可或缺的核心技術器件，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，中國正成為半導體產(chǎn)品應用的最大市場，半導體產(chǎn)品的國產(chǎn)化替代方興未艾，國內(nèi)半導體廠商正在積聚實力，在高端應用市場逐步取得進展。

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)計數(shù)據(jù)顯示，2018年冰洗空三大白電銷量突破35000萬臺，在洗衣機方面，2018年前十個月變頻洗衣機累計實現(xiàn)銷量1754.21萬臺，同比增長27.45%，占洗衣機銷量的比重提高至32.76%；冰箱方面，變頻冰箱2018年前十個月累計銷售1364.6萬臺，同比增幅為32.76%，占同期冰箱銷量的比重提高至21.74%；空調方面，2018年前十個月變頻空調累計實現(xiàn)銷量5572.20萬臺，同比增長9.60%，占空調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落實空調定頻能效和變頻能效標準合并統(tǒng)一，變頻替代定頻的節(jié)奏將會大幅提速。

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)品將要進入智能時代；再加之，國家倡導白電產(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)《進一步優(yōu)化供給推動消費平穩(wěn)增長促進形成強大國內(nèi)市場的實施方案(2019)》，倡導節(jié)能高效、綠色低碳的消費方式。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，空調作為白電出貨主力之一，之前市面上都是定頻空調，幅值和頻率都是固定的。而現(xiàn)在的變頻空調，壓縮機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化為直流310V，然后由IPM將直流310V轉換成3相交流電，給IPM施加不同的控制方式，就可以調節(jié)IPM輸出交流電的幅值和頻率。此外，定頻風扇只有3-5個風速檔位，而變頻風扇可以有幾十上百種檔位，就是因為利用IPM可以調節(jié)電機輸入電源的幅值和頻率，從而調節(jié)電機的轉速。

此外，IPM作為先進的混合集成功率器件，使用IPM可以使生產(chǎn)廠家降低在設計、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一步的提升。由于IPM集成了驅動和保護電路，使得用戶的產(chǎn)品設計變的相對容易，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均采用同樣的標準化與邏輯電平控制電路相聯(lián)的控制接口，在產(chǎn)品系列擴充時無需另行設計電路。IPM在故障情況下的自保護能力，也減少了器件在開發(fā)和使用中過載情況下的損壞機會。

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體廠商，士蘭微是國內(nèi)為數(shù)不多的能夠實現(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展會上，士蘭微的展臺聚集了大量人氣，備受家電廠商的關注。

據(jù)了解，在IPM領域，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)認可，在變頻空調、洗衣機、冰箱、廚房電器、工業(yè)紡織、機床等應用領域大批量采用。

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)置了功率開關器件和驅動電路，還把控制單元MCU集成進去，使整個系統(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)過多年的市場驗證，性能優(yōu)異、性價比極高且提供合作伙伴式的服務。

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廠商在變頻空調等白電整機上使用了超過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變頻空調驅動板

Silan變頻冰箱驅動板

Silan產(chǎn)品風扇單芯片驅動板

事實上，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芯片設計、流片、封裝、測試、系統(tǒng)驗證一體的全流程體系，在IPM領域有著深厚的技術積累和完善的質量管控體系，規(guī)模居于國內(nèi)領先。

在質量管控方面，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，管控方面嚴于現(xiàn)有國際知名品牌。

此外，士蘭微電子擁有從芯片設計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、洗衣機、工業(yè)控制等各個應用，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，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的高壓高功率半導體技術、高壓BCD工藝平臺和多芯片模塊組裝技術，把士蘭微自有的功率開關器件和高壓驅動電路集成在一起，開發(fā)出一系列的智能功率驅動模塊產(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的品質跟芯片制造及封裝技術有很大關系，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)品合作關系，其IPM無論是空調、冰箱還是洗衣機等白電產(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)品已可實現(xiàn)對國際競品的替代，品質可靠，利用8英寸晶圓平臺生產(chǎn)，芯片性能趕超國際先進水平?！?strong>上述人士稱，士蘭微后續(xù)將會開發(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實現(xiàn)進口替代的原因，畢竟白電對IPM品質、系統(tǒng)可靠性要求非常高，產(chǎn)品保質期也越來越長。行業(yè)人士認為，在這種情況下，士蘭微想要實現(xiàn)進口替代的IPM，其產(chǎn)品品質就要與國際廠商無差別，才能讓客戶用的安心；對于將要計劃導入士蘭微的廠商，士蘭微則要充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，可以按客戶的實際需求快速定制改進方案，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，亟需提升技術創(chuàng)新、品質控制與大規(guī)模供貨等能力。據(jù)了解，士蘭微IPM在白電和工業(yè)控制領域已經(jīng)累計有千萬顆出貨和大量TOP客戶認可等基礎，通過持續(xù)投入資源在變頻電機功率驅動和控制領域進行深入研究，通過不斷提升其產(chǎn)品的可靠性、高度集成化和性價比，持續(xù)助推白電產(chǎn)品的節(jié)能化和高舒適性，同時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。