比亞迪憋了13年終放大招：中國(guó)電動(dòng)車(chē)芯片沖破國(guó)外封鎖！

中國(guó)的新能源車(chē)擁有了新一代的“中國(guó)芯”。

12月10日，比亞迪在寧波發(fā)布IGBT4.0，宣布多項(xiàng)參數(shù)優(yōu)于行業(yè)水平，旗下新能源車(chē)的電驅(qū)性能，將憑借這一枚自產(chǎn)的控制電流開(kāi)關(guān)的芯片，而取得優(yōu)勢(shì)性能。

并且，比亞迪將在汽車(chē)功率半導(dǎo)體上更進(jìn)一步，明年推出新一代性能更強(qiáng)、基于SiC（碳化硅）的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品SiC MOSFET。比亞迪還將對(duì)國(guó)內(nèi)新能源車(chē)廠開(kāi)放IGBT供應(yīng)，國(guó)外半導(dǎo)體公司壟斷國(guó)內(nèi)IGBT市場(chǎng)的情況，將有望打破。

中高端“電動(dòng)車(chē)CPU”跪求外國(guó)的時(shí)代，從此要開(kāi)始終結(jié)了。

追趕國(guó)外先進(jìn)水平 比亞迪新一代IGBT面世

12月10日，寧波。

國(guó)內(nèi)新能源車(chē)的龍頭比亞迪，在這里為一枚芯片召開(kāi)了發(fā)布會(huì)。比亞迪宣布，他們?cè)陔妱?dòng)車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)關(guān)鍵芯片的最新產(chǎn)品——IGBT 4.0正式面世。在2009年推出首款I(lǐng)GBT產(chǎn)品并多次迭代升級(jí)后，比亞迪在這一領(lǐng)域來(lái)到了行業(yè)最前沿。

IGBT芯片，在新能源汽車(chē)尤其是電動(dòng)車(chē)上，地位如同動(dòng)力電池電芯。它直接影響著車(chē)輛電機(jī)的動(dòng)力輸出，和動(dòng)力電池電芯一起，被稱為電動(dòng)車(chē)的“雙芯”。

▲比亞迪打造IGBT的晶圓

而有了最新的這枚芯片，比亞迪立下flag——IGBT4.0的誕生，將幫助中國(guó)的電動(dòng)車(chē)“核心技術(shù)告別卡脖子時(shí)代”，打破國(guó)外巨頭壟斷。

那么，比亞迪的勇氣究竟在哪里？比亞迪官方的白紙黑字已經(jīng)劃好了重點(diǎn)。

首先，其IGBT 4.0的電流輸出能力，較市場(chǎng)當(dāng)前主流產(chǎn)品高15%，更大的電流意味著更高的電機(jī)功率，以及更強(qiáng)的車(chē)輛加速能力。

其次，其IGBT 4.0的綜合損耗，比主流產(chǎn)品低20%。這意味著更高的電能利用率，以及更高的車(chē)輛續(xù)航。拿比亞迪新一代的唐舉例，搭載IGBT 4.0使其百公里電耗降低了3%。

最后，比亞迪將IGBT4.0的溫度循環(huán)壽命做到了同類主流產(chǎn)品的10倍以上。需要注意的是，IGBT是車(chē)載電驅(qū)系統(tǒng)中的易損件，提升其溫度適應(yīng)性、循環(huán)壽命，可以有效地提升系統(tǒng)的可靠性。

總結(jié)一下比亞迪的IGBT 4.0，就是性能高、效率高、壽命長(zhǎng)，能夠和國(guó)外產(chǎn)品掰手腕了。

IGBT是啥——“新能源車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)CPU”

那么，IGBT究竟是何方神圣，引得比亞迪大張旗鼓地介紹，乃至用上了“核心技術(shù)告別卡脖子”這樣的描述？

實(shí)際上，IGBT還真就是這樣的核心技術(shù)，由于其地位之重要，又有“新能源車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)CPU”之稱。

IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管，是一種主要應(yīng)用于600V以上電子電力領(lǐng)域的功率半導(dǎo)體。

▲封裝好的IGBT模塊

與計(jì)算或存儲(chǔ)用的半導(dǎo)體不同，IGBT的主要作用是“開(kāi)關(guān)”。它能夠支持在高電壓、高電流負(fù)載下，對(duì)電路進(jìn)行每秒數(shù)萬(wàn)次的開(kāi)關(guān)。這種能力，使得它可以通過(guò)電路設(shè)計(jì)，被用于大電流、電壓、頻率、以及直流電與交流電的轉(zhuǎn)換。

應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上，它成為了驅(qū)動(dòng)電機(jī)核心中的核心——電動(dòng)車(chē)的電池系統(tǒng)能夠輸出的是總額額定的直流電，而要自由控制汽車(chē)的電機(jī)，需要功率、頻率可變、可控的交流電，此時(shí)IGBT的作用便體現(xiàn)了出來(lái)（反過(guò)來(lái)，電動(dòng)車(chē)需要直流快充時(shí)，IGBT同樣也在大功率變電中扮演重要角色）。

電動(dòng)車(chē)之所以不需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱等機(jī)械傳統(tǒng)系統(tǒng)，IGBT的存在，可謂大功一件。

這樣的關(guān)鍵部件，也成為電動(dòng)車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)成本的大頭——直接占去了一半。而電驅(qū)系統(tǒng)在電動(dòng)車(chē)整車(chē)的成本占比約為15-20%。這意味著單單是IGBT，就占去了整車(chē)成本的7-10%，因此，IGBT是新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分市場(chǎng)中，份額僅次于動(dòng)力電池的大蛋糕。

比亞迪在日前宣布自家動(dòng)力電池業(yè)務(wù)將拆分對(duì)外后，包括IGBT 4.0在內(nèi)的汽車(chē)功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)也將對(duì)外，意味著比亞迪在電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈上游最大的兩個(gè)領(lǐng)域的“硬通票”，將為中國(guó)的電動(dòng)車(chē)行業(yè)帶來(lái)新的變化。

為何又是比亞迪？13年前開(kāi)始研發(fā)

需要提到的是，IGBT作為一種綜合（集成了MOSFET開(kāi)關(guān)速度快與GTO耐受電壓高的優(yōu)點(diǎn)，克服了前者耐高壓性能差、后者開(kāi)關(guān)速度慢的不足）的功率半導(dǎo)體，其技術(shù)壁壘并不低，核心技術(shù)與市場(chǎng)份額此前一直掌握在美、日、德三國(guó)半導(dǎo)體巨頭的手中。

目前，在國(guó)內(nèi)，僅有兩家“造車(chē)的”能夠打通產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)IGBT的研發(fā)生產(chǎn)。其中一家，是負(fù)責(zé)造高鐵的中車(chē)，另外一家、也是汽車(chē)行業(yè)的唯一一家，便是比亞迪。

中車(chē)有突飛猛進(jìn)的高鐵項(xiàng)目作為堅(jiān)實(shí)的依托，不必多言，那么比亞迪，又是如何掌握這一先進(jìn)技術(shù)？

比亞迪對(duì)IGBT的研發(fā)，在十余年前就開(kāi)始了。

2003年，電池出身的比亞迪進(jìn)軍汽車(chē)市場(chǎng)，新能源車(chē)成為其殺入的關(guān)鍵路線。2007年，比亞迪的首款新能源車(chē)——F3DM上市，當(dāng)時(shí)國(guó)家面向綠色公共出行的“百城百輛”的新能源公交計(jì)劃都還未上線。

而在更早的2005年，比亞迪的IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì)便已組建，隸屬比亞迪第六事業(yè)部。這個(gè)事業(yè)部承擔(dān)著“集成電路及功率器件的開(kāi)發(fā)、整合性晶圓制造服務(wù)的生產(chǎn)任務(wù)”。

請(qǐng)注意“整合性晶圓制造服務(wù)”。在2008年，比亞迪以1.71億元的價(jià)格，收購(gòu)了寧波中緯的6英寸晶圓產(chǎn)線。當(dāng)時(shí)輿論還認(rèn)為，比亞迪或?qū)⒔柚芯暤男酒a(chǎn)能力，基于自家的手機(jī)、電池業(yè)務(wù)發(fā)展自有的消費(fèi)電子用半導(dǎo)體。但事實(shí)證明這更像是為車(chē)載功率半導(dǎo)體所作的準(zhǔn)備。

2009年，比亞迪的第一代IGBT芯片，正式研發(fā)成功，通過(guò)了中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)的科技成果鑒定。國(guó)外的技術(shù)壟斷，在此時(shí)便被比亞迪初步打破了。隨后，比亞迪先后推出的各代IGBT產(chǎn)品逐步搭載在自家新能源汽車(chē)上。

▲比亞迪初代IGBT通過(guò)科技成果認(rèn)證的文件

不過(guò)，國(guó)外早在上世紀(jì)80年代便開(kāi)啟了對(duì)IGBT的研究生產(chǎn)，要在產(chǎn)品上追上國(guó)外先進(jìn)水平，顯然需要更多時(shí)間。

因此，中途比亞迪的IGBT芯片又歷經(jīng)8年，多次迭代、先后推出多款產(chǎn)品。其間，比亞迪還與上海先進(jìn)半導(dǎo)體在2015年達(dá)成了戰(zhàn)略合作，以利用后者的半導(dǎo)體制造技術(shù)。

終于，比亞迪的IGBT4.0這一具有標(biāo)桿性意義的產(chǎn)品研發(fā)成功、投產(chǎn)、裝車(chē)。

IGBT 4.0，便被用于比亞迪新一代主力車(chē)型——百公里加速時(shí)間達(dá)到4.5秒的唐。這輛車(chē)每一次狂暴的動(dòng)力輸出背后，都有這枚比亞迪自研的IGBT的功勞。

▲比亞迪唐DM，百公里加速4.5秒

當(dāng)然，技術(shù)是不斷進(jìn)步的。此前，國(guó)外IGBT已經(jīng)經(jīng)歷了六次技術(shù)迭代，功率半導(dǎo)體基礎(chǔ)的材料，也從硅（Si）、砷化鎵（GaAs） ，進(jìn)化到了碳化硅（SiC）?；谔蓟璐蛟斓墓β拾雽?dǎo)體，更能耐高溫，可以承受更高的電壓——這樣，原本耐壓能力不強(qiáng)的MOSFET，在用上碳化硅過(guò)后，能夠支持的電壓也能與現(xiàn)今車(chē)用的IGBT媲美。

而比亞迪已經(jīng)研發(fā)出了基于碳化硅的MOSFET，明年便會(huì)推出搭載這一器件的電動(dòng)車(chē)，車(chē)輛的電驅(qū)性能還會(huì)提升10%。往后，比亞迪計(jì)劃在其新能源車(chē)產(chǎn)品中，逐步用碳化硅基的功率半導(dǎo)體替代硅基IGBT。

國(guó)外巨頭統(tǒng)治IGBT市場(chǎng) 中國(guó)如何突破

實(shí)際上，比亞迪這樣在新能源車(chē)用IGBT上取得突破的選手，在國(guó)內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)確實(shí)是鳳毛麟角。

IGBT芯片按工作電壓，大致分為1700V以下、1700V-3300V、3300V-6500V三類。

其中，工作電壓等級(jí)在3300-6500V的IGBT主要對(duì)應(yīng)發(fā)電、電力傳輸行業(yè)，1700-3300V的IGBT在高鐵等軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用較多。

而1700V以下用途中，發(fā)展勢(shì)頭最猛的新興產(chǎn)業(yè)，正是新能源車(chē)。

然而，目前IGBT的主要生產(chǎn)廠家，無(wú)一例外是國(guó)外公司，英飛凌、三菱、富士、安森美、德儀、ABB等霸占市場(chǎng)。

其中國(guó)內(nèi)新能源車(chē)領(lǐng)域的IGBT市場(chǎng)，絕大多數(shù)份額仍然被國(guó)外半導(dǎo)體巨頭英飛凌占據(jù)——這一數(shù)據(jù)一度達(dá)到70%。

在2016年全球銷量TOP10的新能源車(chē)，有8款使用了英飛凌的IGBT，其中有我們無(wú)比熟悉的Model S/X，以及通用Bolt EV。英飛凌憑借壟斷優(yōu)勢(shì)，攫取高額利潤(rùn)，IGBT成本居高不下。

而比亞迪的IGBT 4.0推向市場(chǎng)、應(yīng)用于車(chē)型上，則代表了一支重要的國(guó)產(chǎn)力量，加入到了這場(chǎng)新能源車(chē)核心技術(shù)、核心器件的競(jìng)賽當(dāng)中來(lái)。

在更早之前，中車(chē)集團(tuán)在2014年，完成了高鐵用IGBT的研發(fā)、生產(chǎn)，打破了三菱在這一領(lǐng)域的統(tǒng)治，不僅實(shí)現(xiàn)了自產(chǎn)自用，還隨高鐵項(xiàng)目的對(duì)外輸出開(kāi)始向國(guó)外供貨。

比亞迪與中車(chē)，儼然成為了國(guó)產(chǎn)IGBT生產(chǎn)應(yīng)用的雙子星。

在這背后，國(guó)內(nèi)的（高壓）IGBT產(chǎn)業(yè)鏈，在下游急切的應(yīng)用需求下，也開(kāi)始逐步建立起來(lái)，士蘭微、華微、華虹、先進(jìn)半導(dǎo)體等等一系列IGBT的IC設(shè)計(jì)、晶圓制造公司也成長(zhǎng)起來(lái)，國(guó)內(nèi)的IGBT產(chǎn)業(yè)鏈正在初步成型。而比亞迪自身，也表態(tài)將會(huì)對(duì)外開(kāi)放其IGBT供貨。

在一個(gè)產(chǎn)業(yè)集群形成后，中國(guó)的IGBT乃至更多類型的功率半導(dǎo)體，將有更充足的底氣與國(guó)外巨頭抗衡。

新能源車(chē)關(guān)鍵領(lǐng)域 中國(guó)全面進(jìn)入自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)時(shí)代

借由比亞迪對(duì)IGBT4.0的發(fā)布，車(chē)東西也關(guān)注到，從芯片到電池到電機(jī)，在更加底層、基礎(chǔ)的新能源車(chē)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)正在全面進(jìn)入自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)時(shí)代：

前有寧德時(shí)代、比亞迪在動(dòng)力電池的技術(shù)與規(guī)模上的優(yōu)勢(shì)建立；

中有精進(jìn)電動(dòng)、上海電驅(qū)動(dòng)等電機(jī)企業(yè)在中國(guó)本土市場(chǎng)上的勝利；

現(xiàn)有比亞迪在IGBT等功率半導(dǎo)體上的大步向前；

未來(lái)還可能會(huì)有百度等領(lǐng)軍企業(yè)以及其他芯片創(chuàng)業(yè)公司在AI芯片上的突破。

在智能電動(dòng)車(chē)上，中國(guó)企業(yè)掌握的技術(shù)越來(lái)越往高端、底層進(jìn)發(fā)，越來(lái)越能與國(guó)外的公司一較高下。

看到了這一點(diǎn)，就不難理解，為何智能電動(dòng)車(chē)總被認(rèn)為是“換道超車(chē)”的中國(guó)機(jī)會(huì)。