在光儲逆變器這一核心系統中,功率器件堪稱電能高效轉換與精準控制的“核心樞紐”,其性能表現直接決定了光儲系統的整體效能、運行穩定性以及經濟性。隨著全球能源結構向低碳化、智能化加速演進,光儲市場對功率器件的效率、可靠性、經濟性提出了更高維度的技術需求。這種需求正促使產業不斷推進技術迭代升級,成為企業間爭奪技術制高點、贏得市場競爭優勢的關鍵所在。
超級結IGBT產業化應用,引領性能突破
傳統光儲技術主要依賴PWM逆變等硬開關技術,但開關損耗成為高頻小型化方案的重要制約因素,導致電能轉換效率難以突破96%的瓶頸,尤其在高頻工況下,能量損失進一步加劇。此外,工頻變壓器和分立器件的龐大體積限制了光儲產品的小型化、輕量化發展,難以適應分布式儲能、便攜式設備等新興應用場景。同時,在惡劣環境下的穩定性問題以及海外芯片巨頭在MCU等核心器件市場的壟斷,進一步制約了光儲行業的自主發展。
面對這些挑戰,業內對光伏逆變和PCS轉換效率的關注度持續提升,越來越多的企業開始探索新型半導體材料的應用,如導入SiC技術,用來作為硅MOSFET或IGBT的替代方案。
在華太電子副總經理黃安東看來,要突破光儲效率瓶頸,不能僅僅依賴于新型半導體材料的應用,還需要從多個關鍵方向進行綜合突破。首先,要優化電路設計,通過采用先進的拓撲結構和控制算法,提高電路的效率和穩定性。其次,要改進封裝技術,采用更小的封裝尺寸和更高效的散熱設計,降低封裝損耗和提高散熱性能。最后,要加強系統集成,實現各個部件之間的深度協同和優化,提高整個系統的效率和性能。
作為一家擁有半導體產業鏈多環節底層核心技術、多領域布局協同發展的平臺型公司,華太電子憑借其在射頻系列產品、功率系列產品、專用模擬芯片、工控SoC芯片、高端散熱材料等領域的深厚積累,成功構建了涵蓋6kW光伏逆變器產品方案、功率模塊封裝測試及模塊定制化服務的完整技術生態體系。其首創的超級結IGBT技術不僅極大提升了產品的轉換效率,還使得華太在該領域處于世界領先地位。
黃安東表示,超級結技術作為一種先進的功率器件技術,雖然早有研究,但其產業化之路卻充滿挑戰。華太電子深知超級結技術的巨大潛力,通過幾年的潛心研發,成功攻克了多個技術障礙,實現了超級結IGBT技術的產業化應用。
在器件層面,華太電子針對超級結IGBT的漂移區設計進行了深入研究,通過優化材料配方和工藝參數,成功降低了芯片的導通壓降和開關損耗。同時,華太電子還創新性地采用了加速空間電場建立速度的機制,進一步提升了器件的開關速度,使得超級結IGBT在高頻工況下仍能保持高效穩定運行。據黃安東介紹,與對標產品相比,該款產品在靜態導通損耗方面降低了10%,動態開關損耗降低了15%,整體轉換效率更高。
在工藝層面,華太電子攻克了超級結IGBT制造過程中的一系列技術難題,包括晶圓處理、薄膜沉積、離子注入、退火處理等關鍵環節。通過不斷優化工藝流程和參數控制,華太電子確保了超級結IGBT的一致性和可靠性,為大規模生產奠定了堅實基礎。目前,華太電子的650V和1200V超級結IGBT平臺已經發布并成熟,實現了從研發到量產的跨越。這一平臺的成功建立,不僅標志著華太電子在超級結技術領域的領先地位,更為其向更高電壓等級演進奠定了堅實基礎。
在產品應用層面,華太電子從市場需求出發,針對戶用儲能、新能源汽車、光伏儲能等多個領域,開發了多款基于超級結IGBT的功率模塊和解決方案。這些產品不僅性能卓越,而且具備高可靠性和長壽命的特點,贏得了客戶的廣泛贊譽。
此外,華太的IGBT本身具備耐高溫的特性,能夠在175°的高溫環境下穩定工作,同時產品還內置了散熱模塊,進一步增強了產品的散熱性能和可靠性。這種高可靠性的設計使得產品能夠在各種惡劣環境下長期穩定運行,減少了用戶的維護成本和使用風險。
打破海外MCU壟斷,產品服務新興市場
于ESIE2025儲能展驚艷亮相的華太電子6kW光伏逆變器便采用了其上述超級結IGBT技術,不僅提升了產品的轉換效率,還通過優化電路設計和采用先進的封裝技術,使得產品在有限的體積內實現了更高的功率輸出。
相較于國內外同類產品,華太電子的6kW光伏逆變器具有顯著的核心競爭優勢。一方面,華太的產品采用了自主研發的雙核M7 MCU,主頻高達300MHz,擁有強大的函數功能運算能力,能夠實現高效的控制策略,不僅提高了整個系統的運行效率,更打破了海外芯片巨頭在MCU領域的壟斷地位。
另一方面,華太的產品在成本控制上表現出色,其經濟型系列產品的性能比對標產品高出10%,而成本卻低不少;高性能系列產品的周期內平均能耗比對標產品降低40%,這使得華太的產品在市場上具有極高的性價比。
目前,該產品已通過IEC 62109、UL 1741等國際認證,重點布局海外市場,特別是在中東、拉丁美洲、印度等第三世界國家,具有廣闊的市場前景。
黃安東介紹,針對中東、拉美、印度等新興市場電力系統薄弱、電力供應不穩定的現狀,華太電子的6kW光伏逆變器通過其高效轉換、靈活安裝和經濟實用的特性,精準對接了當地用戶的需求。產品價格區間精準匹配了當地用戶的經濟承受能力,同時又能為用戶提供可靠的電力支持,帶動家電設備的穩定運行。
全產業鏈布局,助推行業發展
華太電子深知知識產權的重要性,在器件、工藝到后續的產品應用方面布局了大量的專利,形成了堅實的知識產權壁壘。這不僅保護了華太電子的技術成果,更為其在全球市場的競爭提供了有力支持。
華太電子在儲能領域展現了深厚的技術實力與豐富的實踐成果,其產品涵蓋了“芯片-模組-系統”三級驗證體系。
其中,瑤華封測模塊采用了先進的封裝技術,具備優良的熱管理和電性能,能夠支持高功率、高效率的應用場景,為其他產品的穩定運行提供了有力支撐,廣泛應用于射頻、大功率模塊和儲能系統,確保長時間高負荷運行的穩定性。
在產品方面,華太電子推出了逆變器控制卡,兼容IP21混合機和IP65并網機,搭載雙核ARM Cortex-M7處理器,支持24個PWM通道、4個ADC模塊和3個CAN-FD接口,可提供靈活的控制與數據采集。此外,該控制卡還支持免費IDE和管腳配置工具,能夠有效簡化設計與開發過程。其產品廣泛應用于光伏逆變器和儲能系統,且晶圓原產地為中國,供應鏈安全可靠。
同時,華太電子還推出了HAB0116/HAB0117模擬芯片。該芯片支持16/17串電池電壓測量,精度可達±2mV,電流檢測精度為±20uV,同步測量功能可顯著提升監控精度。其集成了電荷泵和均衡MOS,最大均衡電流可達80mA,有助于優化電池管理。此外,該芯片還支持10通道NTC溫度檢測,精度為±2°C,并集成了2路LDO供電和1路RTC電源管理,保障系統穩定運行,適用于兩輪車鋰電池包、電動工具、儲能系統和戶外電源。
此外,華太電子還帶來了HF450R12D2Y1、D3Y1等功率模塊,進一步完善了其在儲能領域的技術布局。
通過全產業鏈垂直整合,華太電子實現了從材料研發到系統集成的技術閉環。公司不僅在功率器件領域取得了突破,還在模擬芯片、MCU等方向深耕,形成了完整的解決方案。
為了進一步推動超級結技術的發展和應用,華太電子還積極參與了儲能聯盟和知識產權論壇等組織,與業內同行共同探討技術發展趨勢和市場前景。黃安東強調,華太電子希望通過知識產權聯盟的方式,將超級結技術共享給更多的公司,推動整個產業的共同進步和發展。
未來,華太電子將繼續加大研發投入,推動超級結技術向更高電壓等級演進。同時,華太電子還將不斷優化產品性能和成本結構,為全球客戶提供更加優質、高效的功率器件解決方案。
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原文標題:技術壁壘“芯”突破,華太電子引領光儲逆變器高效變革
文章出處:【微信號:華太電子,微信公眾號:華太電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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