自主生產(chǎn)IGBT是實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈完整的第一步

新能源汽車(chē)區(qū)別于燃油車(chē)的三大核心器件——電機(jī)、電控和電池。關(guān)于電機(jī)，好比人體的心臟，為汽車(chē)提供動(dòng)力來(lái)源，“心臟”所需要的新鮮血液有動(dòng)力電池來(lái)提供，電池便充當(dāng)了電動(dòng)車(chē)的“血液”角色。誰(shuí)來(lái)控制全場(chǎng)元器件，充當(dāng)“大腦”角色呢？這便是電控系統(tǒng)了。電機(jī)控制器是控制電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)備，是新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的控制中心。電機(jī)控制器也是新能源汽車(chē)重要的信號(hào)和能量傳遞元件，一方面可以接收來(lái)自整車(chē)控制器和相關(guān)部件(油門(mén)、檔位等)的信息，另一方面可以將信息處理，再依據(jù)處理結(jié)果為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供精準(zhǔn)的電能。

其結(jié)構(gòu)主要由冷卻模塊、功率半導(dǎo)體模塊、控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、薄膜電容組成，其中控制模塊包含控制芯片和電源電路板。其中國(guó)內(nèi)IGBT半導(dǎo)體模塊發(fā)展尚處于初期階段，國(guó)產(chǎn)率低，而其余4個(gè)模塊已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。

我國(guó)擁有全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，若不能擁有完整的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈，未來(lái)勢(shì)必會(huì)再一次遭遇“卡脖子”，只能眼看著龐大的消費(fèi)市場(chǎng)流向外田。新能源產(chǎn)業(yè)鏈的布局主要在電池、電機(jī)、電控三大塊，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池得到長(zhǎng)足發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)能力較強(qiáng)，而在電機(jī)、電控板塊發(fā)展晚，國(guó)產(chǎn)率低。作為電動(dòng)車(chē)電機(jī)控制芯片的IGBT，位于產(chǎn)業(yè)鏈上游，核心技術(shù)關(guān)系產(chǎn)業(yè)命脈，無(wú)可否認(rèn)，完善新能源產(chǎn)業(yè)鏈的第一步便是自主擁有IGBT技術(shù)。

IGBT是電動(dòng)車(chē)核心零部件之一

IGBT芯片占據(jù)電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)控制器40%-50%的成本，而電控成本占整車(chē)成本的10%，即IGBT芯片約占乘車(chē)成本的7%-10%。可以說(shuō)，在電動(dòng)汽車(chē)成本構(gòu)成中，IGBT是僅次于電池的第二大材料。

IGBT直接控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直、交流電的轉(zhuǎn)換，同時(shí)還承擔(dān)電壓的高低轉(zhuǎn)換的功能，IGBT決定了車(chē)輛的扭矩和最大輸出功率等。外界充電的時(shí)候是交流電，需要通過(guò)IGBT轉(zhuǎn)變成直流電然后給電池，同時(shí)要把220V電壓轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷阂陨喜拍芙o電池組充電。電池放電的時(shí)候，通過(guò)IGBT把直流電轉(zhuǎn)變成交流電機(jī)所需的交流電，同時(shí)起到對(duì)交流電機(jī)的變頻控制，當(dāng)然變壓是必不可少的。

IGBT是用絕緣柵雙極型晶體芯片與續(xù)流二極管芯片通過(guò)特殊的工藝封裝成的模塊化半導(dǎo)體芯片，由于制造工藝非常復(fù)雜，在眾多的新能源汽車(chē)品牌中，只有少數(shù)幾個(gè)大品牌具備制造這種芯片的能力。

在過(guò)去很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，國(guó)內(nèi)車(chē)用IGBT領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán)一直被外資企業(yè)掌握，尤其是高端高功率汽車(chē)半導(dǎo)體主要被英飛凌、三菱、仙童、東芝等國(guó)際企業(yè)壟斷。98%以上的IGBT芯片來(lái)自進(jìn)口，采購(gòu)成本相比國(guó)外高2-3倍，導(dǎo)致我國(guó)電機(jī)控制器的成本比國(guó)外高1.2-1.8倍。

國(guó)內(nèi)車(chē)用IGBT技術(shù)比過(guò)國(guó)際水平落后20年

目前，我國(guó)車(chē)用IGBT技術(shù)才剛剛起步，芯片和模塊在國(guó)內(nèi)尚未完全形成產(chǎn)業(yè)布局，高端市場(chǎng)占有率仍與外資品牌存在較大差異。

總體來(lái)看，IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷追Q(chēng)電力電子裝置的“CPU”。目前，國(guó)際先進(jìn)國(guó)家IGBT產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到7.5代，同時(shí)IGBT的下一代Sic技術(shù)也已經(jīng)在日本全面普及。

但是，我國(guó)車(chē)用IGBT模塊由于起步較晚，加上核心技術(shù)、原材料等受制于國(guó)外，導(dǎo)致目前我國(guó)車(chē)用IGBT技術(shù)還停留在第三代水平，與國(guó)際技術(shù)相差20年以上。

誰(shuí)來(lái)扭轉(zhuǎn)乾坤？

受益于我國(guó)對(duì)新基建、新能源等行業(yè)發(fā)展的大力支持，以及對(duì)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體自主可控的目標(biāo)要求，中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)開(kāi)始迎來(lái)國(guó)產(chǎn)替代窗口期。而作為國(guó)內(nèi)自主可控的車(chē)用IGBT領(lǐng)導(dǎo)廠商，比亞迪半導(dǎo)體是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的汽車(chē)芯片專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商之一，其利用自身在半導(dǎo)體領(lǐng)域的研發(fā)積累和新能源汽車(chē)的規(guī)模化應(yīng)用，打破了國(guó)際廠商對(duì)IGBT市場(chǎng)的壟斷。

公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，2019年國(guó)內(nèi)車(chē)用IGBT市場(chǎng)中，英飛凌出貨量為63萬(wàn)套，市場(chǎng)占有率達(dá)58%。而比亞迪出貨19萬(wàn)套，市場(chǎng)占有率為18%，排名第二。比亞迪自2005年便開(kāi)始組建IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì)，2009年推出首款車(chē)規(guī)級(jí)IGBT1.0技術(shù)，2012年IGBT2.0研發(fā)成功，2018年其推出的IGBT4.0產(chǎn)品在電流輸出、綜合損耗及溫度循環(huán)壽命等許多關(guān)鍵指標(biāo)上超越了英飛凌等主流企業(yè)的產(chǎn)品，產(chǎn)能達(dá)5萬(wàn)片，并實(shí)現(xiàn)對(duì)外供應(yīng)。

比亞迪完成國(guó)產(chǎn)車(chē)用IGBT從無(wú)到有的突破，為國(guó)內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)鏈的完善填補(bǔ)了非常重要的一部分，在汽車(chē)電動(dòng)化、智能化、車(chē)聯(lián)網(wǎng)的漫漫長(zhǎng)路中，避免受制于人。比亞迪深耕的車(chē)用半導(dǎo)體領(lǐng)域，更是被視為各路資本爭(zhēng)相搶奪的下一個(gè)“藍(lán)海”。