IGBT被業(yè)界譽(yù)為功率變流裝置“CPU”，今年迎來“缺貨潮”。數(shù)據(jù)顯示，2018年車規(guī)級(jí)IGBT模塊的交貨周期已從正常8-12周延長至最長52周，業(yè)界預(yù)計(jì)隨著全球電動(dòng)車市場(chǎng)持續(xù)增長，未來幾年全球車規(guī)級(jí)IGBT供應(yīng)將愈加緊張。

對(duì)于目前大部分IGBT依賴海外進(jìn)口的中國市場(chǎng)而言，在這波供不應(yīng)求現(xiàn)象中更顯被動(dòng)。不過，日前國產(chǎn)IGBT傳來好消息——比亞迪正式發(fā)布其車規(guī)級(jí)IGBT4.0技術(shù)，為國IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展打上一陣強(qiáng)心劑。

發(fā)布IGBT 4.0：綜合損耗降低20%

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）全稱“絕緣柵雙極型晶體管”，據(jù)集邦咨詢了解，IGBT模塊作為新能源汽車電控系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件，成本占到新能源整車成本的10%，占到充電樁成本的20%，未來新能源汽車將成為IGBT產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)力。

集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，2017年我國IGBT市場(chǎng)規(guī)模為121億元，2025年將達(dá)到522億元，年復(fù)合增長率達(dá)19.9%。但我國IGBT起步較晚，國內(nèi)市場(chǎng)份額主要被歐美、日本企業(yè)壟斷，本土企業(yè)市場(chǎng)占比僅約為10%，進(jìn)口依賴程度較高、國產(chǎn)替代空間巨大，而比亞迪則是國內(nèi)少數(shù)掌握IGBT技術(shù)的企業(yè)之一。

12月10日，比亞迪在寧波舉行“比亞迪核心技術(shù)解析會(huì)之IGBT電動(dòng)中國芯”，正式發(fā)布其自主研發(fā)的車規(guī)級(jí)IGBT 4.0技術(shù)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

比亞迪IGBT 4.0電壓規(guī)格為1200V，電流規(guī)格為25A~200A，工作頻率方面，標(biāo)準(zhǔn)型為1KHZ~16KHZ、快速型16KHZ~25KHZ。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)介紹，比亞迪這次推出的IGBT 4.0技術(shù)不僅在性能上遠(yuǎn)高于自家前代IGBT 2.5，而且在諸多關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上均優(yōu)于當(dāng)前市場(chǎng)主流產(chǎn)品。

首先電流輸出方面，比亞迪IGBT4.0的電流輸出能力較當(dāng)前市場(chǎng)主流的IGBT高15%，支持整車具有更強(qiáng)的加速能力和更大的功率輸出能力。

此外芯片損耗方面，比亞迪IGBT4.0在同等工況下綜合損耗較當(dāng)前市場(chǎng)主流的IGBT降低了約20%。這意味著電流通過IGBT器件時(shí)受到的損耗降低，使得整車電耗顯著降低。以比亞迪全新一代唐為例，采用比亞迪 IGBT4.0較采用當(dāng)前市場(chǎng)主流的IGBT百公里電耗少約3%。

再者，比亞迪IGBT4.0的溫度循環(huán)壽命可以做到當(dāng)前市場(chǎng)主流IGBT的10倍以上。這意味著比亞迪電動(dòng)車在應(yīng)對(duì)各種極端氣候、路況時(shí)，能有更高的可靠性和更長的使用壽命。

據(jù)悉，比亞迪電動(dòng)車就以其優(yōu)異的性能與穩(wěn)定的可靠性，完成了從新疆吐魯番的高溫，到北歐的極寒、再到西藏高原的高海拔等全球最嚴(yán)苛自然環(huán)境的測(cè)試，并在全球300多個(gè)市場(chǎng)成功經(jīng)歷了各種氣候、路況、駕駛習(xí)慣的考驗(yàn)，得到廣泛認(rèn)可。

比亞迪全新一代唐EV在2018廣州車展上正式對(duì)外預(yù)售，得益于比亞迪IGBT技術(shù)，新車百公里加速4.4s、綜合工況續(xù)航里程預(yù)計(jì)超過500km。在比亞迪自研IGBT的加持下，其插電式混合動(dòng)力汽車，率先搭載了“542”黑科技——“百公里加速5秒以內(nèi)、全時(shí)電四驅(qū)、百公里油耗2升以內(nèi)”。

十三年IGBT自研之路

現(xiàn)場(chǎng)有媒體問及比亞迪是否擔(dān)心國內(nèi)更多競(jìng)爭(zhēng)者出現(xiàn)，比亞迪第六事業(yè)部兼太陽能事業(yè)部總經(jīng)理陳剛表示，比亞迪對(duì)此抱著開放的心態(tài)，歡迎國內(nèi)企業(yè)加入到IGBT產(chǎn)業(yè)陣營，但希望企業(yè)清楚其中的艱辛困難，因?yàn)楸葋喌显谶@條路上走了十三年。

根據(jù)比亞迪官方消息，2005年比亞迪正式組建IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì)，正式開啟了IGBT自研之路，并于2007年建立IGBT模塊生產(chǎn)線，完成首款電動(dòng)汽車IGBT模塊樣品組裝。

2008年，比亞迪斥資1.71億元人民幣收購寧波中緯晶圓代工廠，將其整合到微電子產(chǎn)業(yè)鏈中，為其IGBT產(chǎn)業(yè)布局再添晶圓制造一環(huán)。2009年，比亞迪IGBT芯片通過了中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)組織的科技成果鑒定，打破了國際巨頭的技術(shù)壟斷。

成功研發(fā)出IGBT 1.0后，比亞迪繼續(xù)發(fā)力，2012年IGBT2.0芯片研發(fā)成功，2014年其搭載IGBT2.0芯片的模塊在e6、K9等新能源車型上批量裝車，緊接著，2015年比亞迪IGBT 2.5芯片研發(fā)成功，2017年IGBT 4.0芯片研發(fā)成功，首款雙面水冷IGBT模塊研發(fā)成功。

如今，比亞迪已相繼掌握IGBT芯片設(shè)計(jì)和制造、模組設(shè)計(jì)和制造、大功率器件測(cè)試應(yīng)用平臺(tái)、電源及電控等環(huán)節(jié)，是中國唯一一家擁有IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈的車企。

除了十三年的技術(shù)積累外，比亞迪下游終端應(yīng)用亦為其IGBT技術(shù)起到了巨大的拉動(dòng)作用。

數(shù)據(jù)顯示，比亞迪過去三年電動(dòng)車銷量位居全球第一，其自家IGBT產(chǎn)品應(yīng)用于自家的電動(dòng)車上，在解決了IGBT供應(yīng)緊缺問題的同時(shí)，也解決了國產(chǎn)IGBT等車規(guī)級(jí)功率器件驗(yàn)證難、應(yīng)用難等問題。

“比亞迪依靠自身強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力、人才的聚集、產(chǎn)業(yè)鏈的配套，在汽車功率半導(dǎo)體領(lǐng)域有了非常核心的突破，這個(gè)突破不是今天想，明天投入就能實(shí)現(xiàn)的，是積累了十多年的技術(shù)、人才和產(chǎn)業(yè)鏈才能實(shí)現(xiàn)的。”中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)IC設(shè)計(jì)分會(huì)副理事長周生明在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)如此表示。

據(jù)透露，今年年底比亞迪的IGBT芯片月產(chǎn)能5萬片，即可月供5萬輛車，且比亞迪亦正在規(guī)劃擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計(jì)2020年可實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)能10萬片，屆時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)外銷售；此外，比亞迪深圳IGBT模塊生產(chǎn)線也正在擴(kuò)產(chǎn)。

除了產(chǎn)能外，比亞迪在技術(shù)上亦同步拓展，以求實(shí)現(xiàn)外銷。目前比亞迪IGBT 4.0以1200V為主，但正在同步開發(fā)650V、750V以滿足市場(chǎng)主流整車廠商需求，預(yù)計(jì)明年第一季度將可正式開始認(rèn)證。

從產(chǎn)業(yè)角度看，比亞迪實(shí)現(xiàn)IGBT全產(chǎn)業(yè)鏈的自研自用已是一大突破，未來若實(shí)現(xiàn)車規(guī)級(jí)IGBT產(chǎn)品外銷，將有加速IGBT國產(chǎn)替代進(jìn)程。

斥巨資布局碳化硅

當(dāng)然了，比亞迪并不滿足于此，將未來瞄準(zhǔn)了碳化硅。

陳剛表示，比亞迪仍繼續(xù)致力于下一代產(chǎn)品的研發(fā)，在芯片和封裝層面均作了布局，比亞迪的IGBT未來還會(huì)有5.0、6.0等技術(shù)更新迭代，將充分挖掘IGBT的潛力。為了尋求更低芯片損耗、更強(qiáng)的電流輸出，碳化硅器件是比亞迪一個(gè)明確的方向。

據(jù)悉，比亞迪已投入巨資布局第三代半導(dǎo)體材料SiC，并將整合材料（高純碳化硅粉）、單晶襯底、外延片、芯片、封裝等SiC基半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈，致力于降低SiC器件的制造成本，加快其在電動(dòng)車領(lǐng)域的應(yīng)用，是國內(nèi)最早進(jìn)行SiC全產(chǎn)業(yè)鏈布局的車企。

在這發(fā)布會(huì)上，比亞迪宣布已成功研發(fā)了SiC MOSFET，有望于2019年推出搭載SiC電控的電動(dòng)車。預(yù)計(jì)到2023年，比亞迪將在旗下的電動(dòng)車中實(shí)現(xiàn)SiC基車用功率半導(dǎo)體對(duì)硅基IGBT的全面替代，將整車性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再提升10%。

陳剛認(rèn)為，SiC MOSFET將成為比亞迪電動(dòng)車性能持續(xù)迭代更新的新一代“殺手锏”。