《电动汽车电力电子器件的芯片贴装材料-2019版》

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《电动汽车电力电子器件的芯片贴装材料-2019版》

未来15年新能源汽车会是什么样的？

国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》

《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）》的具体内容是什么

一、《电动汽车电力电子器件的芯片贴装材料-2019版》

Die Attach Materials for Power Electronics in Electric Vehicles 2020-2030

本报告调研了各种电动汽车电力电子器件使用的芯片和基板贴装材料市场，构建了详细的量化模型，以预测各种贴装材料的潜在市场规模。本报告还按材料类型对市场进行了细分，提供了市场规模和出货量的十年期市场预测。报告涉及的材料包括纳米银烧结、微米银烧结、铜烧结、SAC和其他焊料以及瞬间液相键合材料等。

本报告全面总览了行业趋势，聚焦了推动更高性能芯片贴装材料应用的趋势；评估了包括芯片贴装、互连和冷却机制在内的封装解决方案的发展，以满足产业更严格的需求；还研究了市场上领先的电动汽车功率模块的各种部署方案。此外，报告还全面分析了全球提供金属烧结解决方案的公司。

芯片贴装技术趋势（样刊模糊化）

报告背景

据麦姆斯咨询介绍，电动汽车市场正在不断扩大，推动了电动汽车功率模块市场的持续增长，进而拉高了电力电子封装和模块中所使用材料（包括芯片贴装材料）的需求增长。英国知名研究机构IDTechEx过去15年来，一直在跟踪研究电动汽车市场。

同时，电力电子技术本身也在发展变化。在本报告中，IDTechEx首先提供了各种半导体技术（Si、SiC、GaN）的概述和对比分析，考量了每种材料技术在材料和器件层面的优势。然后，IDTechEx根据电压和功率要求概述了它们的关键目标应用。其中，IDTechEx重点介绍了宽带隙半导体技术所面临的一些挑战。

IDTechEx认为这些新技术并不能拿来直接替代Si MOSFET或Si IGBT。许多封装设计、驱动方案和电路必须进行相应调整，以实现这些技术的最佳利用。IDTechEx考量了SiC在高续航里程纯电动汽车逆变器中部署的商业合理性，虽然SiC仍然比Si昂贵，即便SiC的生产正转向更大尺寸的晶圆发展，也会继续比Si昂贵。

这项研究特别令人感兴趣的是面域功率密度的上升趋势，这意味着更高的工作温度。实际上，工作温度已经从2000年代初期的70℃左右升至170℃，业界希望将其进一步推高至250℃。这种趋势在一定程度上得益于向宽带隙材料（例如SiC和GaN）的过渡，这类材料可以承受较高的工作温度。

这些材料可使温度瓶颈从器件结温转移到封装材料。这些材料还能够使更小的芯片处理更高的功率水平，从而提高面域功率密度。朝着更高功率密度水平和更高频率运行的趋势（缩小了无源组件尺寸），将推动尺寸更小、集成度更高的电力电子封装。

为了顺应这些趋势，封装技术需要并且正在调整应对。事实上，这种趋势将使包括大多数焊料在内的许多材料超出其性能极限，从而为其他选择打开了大门。

在本报告中，IDTechEx首先研究了互连技术如何舍弃传统的铝线键合技术，传统技术（a）导热系数低、（b）不利于双面冷却、（c）且为常见的故障点。IDTechEx综述了多种替代方案，包括：（1）在铜金属化芯片焊盘上进行铜线键合；（2）带或不带焊垫的焊接/烧结铜引线/跳线/引脚；（3）铜引线键合到烧结的缓冲板上；（4）利用粘合剂的金属化柔性（例如PI）薄膜贴装；（5）利用金属烧结进行柔性PCB贴装。此主题与本报告的贴装材料有关，因为在某些应用中，烧结金属或焊料已经在应用。

IDTechEx还在报告中探讨了焊料技术作为芯片贴装材料的局限性，考量了各种焊料的最高工作温度，并说明了焊料（尤其是无铅和无金焊料技术）的低同系温度如何在工作温度接近175~200℃时可能导致故障。然后，IDTechEx比较了金属烧结和各种焊料技术，表明金属烧结可以提供类块体的熔化温度、高导热率，以及相对铜较低的热膨胀系数（CTE）失配。IDTechEx还对比了各种材料选择的价格。

向银烧结过渡，以意法半导体SiC功率模块为例（样刊模糊化）

IDTechEx总览了ABB、意法半导体（STMicroelectronics）、赛米控（Semikron）、英飞凌（Infineon）、斯达（StarPower）、丹佛斯（Danfoss）、大陆（Continental）、西门子（Siemens）、美高森美（Microsemi）、中国中车（CRRC）、富士电气（Fuji Electronic）和日立（Hitachi）等多家公司的金属烧结应用或展示。事实上，很明显目前大多数制造商都有能力使用金属烧结技术。

然后，IDTechEx概述了各种混合动力和纯电动汽车中使用的逆变器功率模块，直接或扩展考察了各个车辆制造商应用的功率模块，包括通用汽车、现代、大众、戴姆勒、日产、本田、宝马、特斯拉等厂商所使用的逆变器。此外，还重点关注了模块制造商。

IDTechEx还重点介绍了厂商在基板，冷却技术和设计，芯片和基板贴装等方面做出的各种设计和材料选择。尽管存在多种设计，并且事实证明可以满足当前要求，但趋势仍在变得越来越清晰。如前所述，这些设计将不断发展以适应未来的需求和新兴的半导体技术。

本报告介绍了金属烧结芯片贴装焊膏的材料、工艺和供应商。IDTechEx从烧结工艺条件，接头的剪切强度以及烧结压力与烧结层孔隙率之间的关系出发，讨论了加压金属烧结焊膏的关键特性。本报告还重点介绍了一些用于加压烧结的设备。

芯片贴装设备市场按技术细分

本报告还构建了一个详细的预测模型。IDTechEx的模型首先估算了每种车型中每个功率模块功能所采用的功率水平和芯片面积。在此，IDTechEx考量了充电器、逆变器、DC/DC转换器等。然后，基于多个当前应用的研究，IDTechEx将芯片面积预测作为函数时间进行研究。通常，芯片的发展使其可以不断处理更高的功率水平，因此芯片的面积正在缩小，从而可以采用更小或更少的芯片。值得关注的是，SiC技术的兴起将推动这一进程。由此，IDTechEx就材料市场规模或出货量对芯片贴装材料市场进行了目标预测。接下来，IDTechEx还研究了各种部署应用，以估算基板到底板贴装的潜在市场规模。

在这里，IDTechEx考虑了多个因素，包括更大的面积、更厚的键合线，以及事实上并非所有功率模块都需要这种贴装。然后，IDTechEx对芯片贴装技术（包括从芯片到基板和基板到底板的应用）进行了市场份额预测，所考量的芯片贴装技术包括纳米银烧结、微米银烧结、铜烧结、SAC及其他焊料，以及瞬间液相结合材料。然后，IDTechEx利用模型针对材料的数量和价值进行了十年期预测。

若需要购买《电动汽车电力电子器件的芯片贴装材料-2019版》报告，请发E-mail：wuyue#memsconsulting.com（#换成@）。

一、未来15年新能源汽车会是什么样的？

未来的新能源汽车，应该是这样的：(1)低耗能，耗电不耗油，或者使用新能源作为燃料

(2)无废气排出，不污染环境，价格较低，全民共享

(3)由可回收材料制作，功能多样化，采取新型材料，更加的坚固

符合绿色发展的理念，有助于可持续发展，

二、国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》

11月2日国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》（以下简称《规划》）。《规划》指出，以纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）汽车、燃料电池汽车为“三纵”，动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术为“三横”，构建关键零部件技术供给体系。

《规划》提出，鼓励企业提高锂、镍、钴、铂等关键资源保障能力。建立健全动力电池模块化标准体系，加快突破关键制造装备，提高工艺水平和生产效率。完善动力电池回收、梯级利用和再资源化的循环利用体系，鼓励共建共用回收渠道。建立健全动力电池运输仓储、维修保养、安全检验、退役退出、回收利用等环节管理制度，加强全生命周期监管。

将加强新能源汽车与电网（V2G）能量互动。加强高循环寿命动力电池技术攻关，推动小功率直流化技术应用。鼓励地方开展V2G示范应用，统筹新能源汽车充放电、电力调度需求，综合运用峰谷电价、新能源汽车充电优惠等政策，实现新能源汽车与电网能量高效互动，降低新能源汽车用电成本，提高电网调峰调频、安全应急等响应能力。促进新能源汽车与可再生能源高效协同。推动新能源汽车与气象、可再生能源电力预测预报系统信息共享与融合，统筹新能源汽车能源利用与风力发电、光伏发电协同调度，提升可再生能源应用比例。鼓励“光储充放”（分布式光伏发电—储能系统—充放电）多功能综合一体站建设。支持有条件的地区开展燃料电池汽车商业化示范运行。

《规划》指出到2025年，纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右，高度自动驾驶汽车实现限定区域和特定场景商业化应用。到2035年，纯电动汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化，燃料电池汽车实现商业化应用，高度自动驾驶汽车实现规模化应用，有效促进节能减排水平和社会运行效率的提升。

《规划》指出加快充换电基础设施建设、提升充电基础设施服务水平以及鼓励商业模式创新。科学布局充换电基础设施，加强与城乡建设规划、电网规划及物业管理、城市停车等的统筹协调。依托“互联网+”智慧能源，提升智能化水平，积极推广智能有序慢充为主、应急快充为辅的居民区充电服务模式，加快形成适度超前、快充为主、慢充为辅的高速公路和城乡公共充电网络，鼓励开展换电模式应用，加强智能有序充电、大功率充电、无线充电等新型充电技术研发，提高充电便利性和产品可靠性。

此外还要结合老旧小区改造、城市更新等工作，引导多方联合开展充电设施建设运营，支持居民区多车一桩、临近车位共享等合作模式发展。鼓励充电场站与商业地产相结合，建设停车充电一体化服务设施，提升公共场所充电服务能力，拓展增值服务。完善充电设施保险制度，降低企业运营和用户使用风险。

《规划》要求，要充分发挥市场机制作用，促进优胜劣汰，支持优势企业兼并重组、做大做强，进一步提高产业集中度。落实新能源汽车相关税收优惠政策，优化分类交通管理及金融服务等措施，对作为公共设施的充电桩建设给予财政支持，给予新能源汽车停车、充电等优惠政策。2021年起，国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域的公共领域新增或更新公交、出租、物流配送等车辆中新能源汽车比例不低于80%。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

三、《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）》的具体内容是什么

《规划》不仅明确了十年内我国新能源汽车发展的总体目标和阶段目标，并且对新能源发展路线以及扶持政策提出了明确的要求。

1）十年目标：产销累计突破500万台
虽然目前我国能够实现新能源汽车量产的企业还较少，产销也不过万余台，但是这似乎并没有成为工信部制定未来10年新能源发展目标的障碍。《规划》指出，我国新能源汽车发展的总体目标是，到2020年，新能源汽车累计产销量达到500万辆，中/重度混合动力乘用车占乘用车年产销量的50%以上，我国节能与新能源汽车产业规模位居世界前列。

为了突出该《规划》的可实施性，工信部还将总体目标细分为两个阶段目标，即到2015年，新能源汽车初步实现产业化，动力电池、电机、电控等关键零部件核心技术实现自主化；纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到50万辆以上；混合动力汽车实现产业化，基本掌握先进内燃机、自动变速器、汽车电子、轻量化材料等关键技术；具有自动起停功能的微混系统成为乘用车标准配置，中/重度混合动力乘用车保有量达到100万辆；乘用车新车平均油耗达到5.9升/百公里。

到2020年，新能源汽车实现产业化。节能与新能源汽车及关键零部件技术达到国际先进水平；纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到500万辆； 混合动力汽车大规模普及。具有自主知识产权的先进内燃机、自动变速器、汽车电子、轻量化材料广泛应用；中/重度混合动力乘用车占乘用车年产销量的50%以上；汽车燃油经济性整体水平与国际先进水平接轨，乘用车新车平均油耗达到4.5升/百公里。

2）主要任务：突破电动电池瓶颈

按照《规划》的要求，我国新能源车发展路线为，以纯电动汽车（纯电驱动）作为主要战略取向，近期以混合动力汽车为重点，大力推广普及节能汽车。然而发展纯电动车，动力电池、电机和电控技术是三个需要突破的核心技术。

为此，《规划》将突破电池瓶颈作为了未来十年的一个研发重点。《规划》指出，未来10年，要突破动力电池核心技术，提高电池性能和寿命，降低成本。开发新型正极材料和高容量合金负极材料，加强电池管理可靠性研究和轻量化设计，提高电池比能量；重点开展电池优化设计、工艺创新和装备改进，提高电池及关键材料的生产一致性；开发电池自激活电压控制和热控制等新技术，提高电池安全性；以改进电极材料循环性为重点开发长寿命电池体系；提升电池材料低成本制备技术，推进电池零配件和系统组合件的标准化和规模化，降低成本。

同时，《规划》规划还要求，要全面构建节能与新能源汽车共性技术研发平台；建立节能与新能源汽车关键零部件自主发展体系；扎实推进节能与新能源汽车试点示范，到2015年，公共领域试点城市数量达到30个以上，私人购买试点城市数量达到20个以上；健全标准体系，2012年前，基本建立与产业发展和能源规划相适应的节能与新能源汽车及充电设施标准体系；开展充电设施建设，建立以个人和公共停车位分散慢充为主的充电系统，为新能源汽车的产业化做好准备。

3）保障措施：财税双管齐下

为了保证在2020年之前，我国新能源汽车产销总量达到500万台的水平，该《规划》还对保障措施从财政、税收、奖罚措施、管理制度等9个方面进行了细化。

《规划》指出，2011-2020年，中央财政安排专项资金，重点支持节能与新能源汽车关键技术研发和技术改造。2011-2015年，中央财政安排专项资金，重点支持新能源汽车示范推广和以混合动力汽车为重点的节能汽车推广，其中对私人购买新能源汽车的财政补贴比例，不得低于中央财政资金的50%。

在税收方面，2011-2020年，购买纯电动汽车、插电式混合动力汽车将免征车辆购置税。2011-2015年，中重度混合动力汽车减半征收车辆购置税、消费税和车船税。2011-2020年，企业销售新能源汽车及其关键零部件的增值税税率调整为13%。新能源及其关键零部件企业在计算应纳税所得额时，可以按照研究开发费用的100%加计扣除。

同时，在融资方面，国家将优先支持符合条件的节能与新能源汽车及关键零部件企业在境内外上市、发行企业（公司）债券等，充分发挥现有上市公司的再融资功能。

此外，国家还准备将符合条件的节能与新能源汽车产品列入有关节能环保和自主创新产品政府采购清单（目录），享受国家关于自主创新产品、节能产品等政府优先采购的扶持政策。各级政府及公共机构，实行节能与新能源汽车强制性采购，逐步扩大采购规模，至2015年新能源汽车采购比例不得低于10%，节能汽车不得低于50%。

4）产业格局：两大5小集团形成

虽然《规划》要求在十年内实现新能源车量产，但是，依然要防止一哄而起，避免低水平盲目投资和重复建设，防止产能过剩问题出现。

《规划》指出，到2020年，培育形成1-2家新能源汽车产销规模超过100万辆的汽车企业集团，3-5家新能源汽车产销规模超过50万辆的汽车企业集团。

到2020年，培育形成2-3家产销规模超过200亿瓦时、具有电池关键材料研发和生产能力的动力电池龙头企业，分别形成2-3家锂离子动力电池正负极材料、隔膜、电解质等关键材料骨干生产企业。

重点培育和分别形成2-3家具有自主知识产权的驱动电机、自动变速器骨干生产企业。重点支持整车企业联合新建具有较强国际竞争力的1家汽车电子和1家电力电子功率元器件专业化企业集团。