逆變器行業的發展緊跟工業領域的步伐,覆蓋領域即包括電機驅動、光伏和風能等傳統應用,也包括電動汽車/混合動力汽車(EV/HEV)和充電基礎設施等新興應用。這些細分市場都在以不同的速度向前發展,有些領域擁有相同的市場參與者,它們之間存在許多協同作用。
Yole在其最近發布的《逆變器產業現狀-2019版》報告中詳細闡述了這些細分市場的發展演變,以及未來幾年的技術趨勢。根據報告,全球逆變器市場規模在2018年達到了約534億美元,2018~2024年期間的復合年增長率(CAGR)預計為5.3%,這意味著大量的潛在市場商機,尤其是那些供應鏈尚未成型的新細分市場。
Danfoss Silicon Power(以下簡稱:丹佛斯)是定制化電源堆棧和模塊領域的領先開發商。Yole技術與市場分析師Ana Villamor博士近期有幸采訪了丹佛斯戰略和市場總監Mette Nordstrom,以了解丹佛斯的運營現狀及其對電力電子產業的市場觀點。
Ana Villamor(以下簡稱AV):您好!首先請您簡單介紹一下自己以及在丹佛斯負責的業務。
Mette Nordstrom(以下簡稱MN):Danfoss Silicon Power是丹佛斯集團的子公司,是獨立的業務部門,致力于改變我們的世界。三十年來,丹佛斯一直致力于為未來的電動汽車、能源和工業應用開發定制的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)電源模塊和堆棧,幫助全球頂級制造商和系統供應商滿足它們嚴格的可靠性、設計和成本目標。目前,我們在德國弗倫斯堡和美國紐約的尤蒂卡設有制造工廠。很快,我們預計也會在中國建設一家制造工廠。
AV:丹佛斯以其面向各種功率應用的電源堆棧產品而聞名。在您看來,丹佛斯開發的電源堆棧產品的附加價值有哪些?
MN:由于我們對可再生能源的重視,為了便于維護,我們的許多堆棧產品都被應用在海上風力渦輪機或其他難以到達的位置。因此,我們一直專注于產品的堅固性和可靠性,以延長使用壽命,這也與高質量水平有關。此外,憑借我們多年的電源模塊技術開發經驗,確保了成本競爭力、模塊化和高品質。
這項技術對我們來說非常重要。我們與許多大學和研究機構合作,以探索、開發并商業化先進的技術,從而實現更高的功率密度、集成化或更具成本競爭力的解決方案。一個很好的例子是我們的直接液體冷卻技術——ShowerPower?的應用,它在風電等應用中非常高效。
丹佛斯采用ShowerPower?3D 技術的DCM?功率模組
AV:丹佛斯的電源堆棧覆蓋哪些主要細分市場?
MN:丹佛斯專注于風能和太陽能等可再生能源,同時也覆蓋工業電機驅動市場。
我們還看到電動汽車充電和電池存儲等新應用對定制化電源堆棧的需求。這也是我們為什么會在今年德國紐倫堡國際電力電子系統及元器件展覽會(PCIM)上展示一款全碳化硅(SiC)堆棧參考設計的原因。
AV:我們預計2018-2024年期間EV/HEV逆變器市場的復合年增長率將達到20.7%,因此未來市場會很大,許多廠商將參與競爭。請您評價一下丹佛斯為EV/HEV細分市場提供的產品組合,以及未來五年的規劃路線。
MN:在該細分市場,丹佛斯也經歷了顯著增長,我們預計這種增長還將持續下去。我們在這個市場上的主要產品是定制的IGBT和SiC功率模塊,用于HEV/EV的主牽引逆變器。
我們最近為HEV/EV主逆變器市場推出了新的功率模塊技術平臺——DCM1000?。基于模塊化方案,DCM技術平臺使我們能夠利用自己的專利技術更快地開發定制化解決方案。這些專利技術包括先進的鍵合和連接技術Danfoss BondBuffal?,以及充分挖掘功率半導體性能的ShowerPower?3D直接液體冷卻技術等。
屢獲殊榮的DCM?技術平臺使OEM和Tier-1能夠應用這些尖端技術在系統層面降低成本,加速產品上市時間,采用模塊化方案構建逆變器產品。
采用丹佛斯BondBuffer?先進技術的DCM?功率模塊
至于技術和產品規劃,我們將進一步開發DCM?技術平臺,繼續從功率半導體中挖掘更多的功能和更高的性能。換句話說,我們的目標將集中在避免功率降額,選擇確保壽命的鍵合工藝,改進冷卻技術以降低所需要的半導體面積,減小封裝尺寸以實現高功率密度以及確保穩定性,以適應電子機械系統的整合。
總之,這意味著丹佛斯需要掌握四個方面的主要技術:1)可靠、堅固的鍵合和連接;2)支持模塊化和集成的外殼/封裝;3)更好的冷卻性能以實現更高的功率密度;4)高性能和高效率的半導體。
丹佛斯模塑封裝的DCM?功率模塊
AV:隨著電動汽車市場的持續增長,充電基礎設施將成為另一個不斷增長的細分市場。根據您的經驗,未來幾年該細分市場將如何發展?最需要哪些類型的產品?
MN:隨著EV/HEV市場的持續增長,自然會帶來對充電基礎設施的需求增長。我們預計市場會提出兩個特定需求,一是快速充電應用的定制化SiC功率模塊,二是根據應用類型和所用電力電子設備對電源堆棧的需求增長。
AV:雖然這些不斷增長的新興市場推動了電力電子產業及技術發展,但電機驅動和UPS等傳統市場仍然存在,它們仍然占據著大部分逆變器市場。這些市場將如何隨著時間的推移而發展?您認為它們主要是技術驅動還是受到汽車電氣化驅動?
MN:工業應用仍將繼續是丹佛斯的一個重點市場,盡管與電動汽車和充電市場相比增長率較低,但我們預計這些市場將繼續保持高出貨量。
隨著汽車電氣化的高需求和高銷量,我們預計會看到從汽車產業向工業應用的技術溢出。換句話說,我們預計汽車領域將成為未來功率模塊技術發展的關鍵驅動市場,隨著時間的推移,這些技術進步還將擴展到其他領域。我們一直致力于從汽車領域轉移最新的技術,并在有意義的前提下將其應用于工業和可再生能源應用。
我們特別期望在具有高要求和高負荷的驅動應用中出現這種技術溢出效應。例如,電梯和起重機應用將從汽車已經使用的技術中獲益,例如我們的BondBuffer?技術。
AV:丹佛斯正在為不同的應用大力推動SiC在功率逆變器中的引入。就您看來,當前哪些應用將成為這種材料的主要目標細分市場?5年內會有哪些變化?
MN:丹佛斯的目標是成為全球定制化SiC功率模塊的首選供應商。
圍繞SiC的開發需要時間,因為它確實需要與傳統IGBT模塊不同的模塊封裝技術。這就是我們在德國慕尼黑建立SiC技術中心的原因,該中心專注于功率模塊和堆棧應用的SiC。
最廣為人知的SiC應用包括HEV/EV主逆變器、直流快速充電、不間斷電源(UPS)、太陽能和電池存儲,我認為5年內不會有很大的變化。不過,這些不同應用中的SiC出貨量都將顯著增長。
AV:請您介紹一下丹佛斯未來五年的總體產品規劃?
MN:丹佛斯將繼續已經明確的戰略。這意味著我們將繼續構建定制化的IGBT和SiC功率模塊和堆棧,進一步開發用于汽車領域的DCM技術平臺。我們還將擴展現有細分市場中的智能功率模塊/堆棧業務,并探索新的細分市場。我們將繼續寬禁帶(WBG)器件研究,深化與大學及其他研究機構的密切合作,共同開發技術和工藝。
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原文標題:汽車電氣化正推動全球電力電子市場的發展和技術革新
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