圖片來(lái)源：比亞迪
IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor，“絕緣柵雙極型晶體管”）是一種大功率的電力電子器件，是能源轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮诵钠骷２捎肐GBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，是解決能源短缺問(wèn)題和降低碳排放的關(guān)鍵支撐技術(shù)。
小到閃光燈、微波爐，大到風(fēng)力發(fā)電、動(dòng)車高鐵，IGBT的應(yīng)用范圍十分廣泛。作為新能源汽車最核心的技術(shù)之一，IGBT因技術(shù)難、投資大，與動(dòng)力電池一樣，被業(yè)內(nèi)稱為新能源汽車核心技術(shù)的“珠穆拉瑪峰”，長(zhǎng)期以來(lái)成為制約新能源汽車的大規(guī)模商業(yè)化的一道“瓶頸”。
而與此相關(guān)的現(xiàn)狀是，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，中高端IGBT產(chǎn)能嚴(yán)重不足，長(zhǎng)期依賴國(guó)際巨頭，導(dǎo)致“一芯難求”。而隨著以比亞迪為代表的本土新能源汽車廠商在IGBT領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)的突破，中國(guó)的新能源汽車配套產(chǎn)業(yè)格局正在悄然生變。
國(guó)外巨頭壟斷下的IGBT
隨著能源危機(jī)、氣候變化和環(huán)境污染的加劇，世界各主要國(guó)家都推出新能源汽車的發(fā)展計(jì)劃，電動(dòng)化將成為汽車歷史最大的變革。中國(guó)是最早大規(guī)模推廣新能源汽車的國(guó)家，憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)配套等，中國(guó)誕生了一批極具競(jìng)爭(zhēng)力的新能源汽車民族品牌。
日前由工信部發(fā)布的《2018年11月汽車工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況》顯示，1－11月，汽車產(chǎn)銷分別完成2532.5萬(wàn)輛和2542萬(wàn)輛，同比分別下降2.6%和1.7%。而與此形成鮮明對(duì)比的是，新能源汽車的銷量則迅猛增長(zhǎng)，1－11月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成105.4萬(wàn)輛和103萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)63.6%和68%。其中，純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成80.7萬(wàn)輛和79.1萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)50.3%和55.7%；插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷分別為24.7萬(wàn)輛和23.9萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)130.3%和127.6%。
但在市場(chǎng)的另一面，中國(guó)IGBT市場(chǎng)90%的份額掌握在英飛凌、三菱等海外巨頭手中。由于外資巨頭掌握著IGBT的核心技術(shù)和定價(jià)權(quán)，這在一定程度上，成為中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展的一大障礙。
因此，實(shí)現(xiàn)本土廠商IGBT技術(shù)上的突破，一定程度上破除國(guó)外企業(yè) 壟斷局面，對(duì)中國(guó)新能源汽車發(fā)展意義重大，但這絕非易事。
本土企業(yè)尋求突圍
與工業(yè)級(jí)IGBT相比，IGBT在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用則面臨更多的挑戰(zhàn)。一方面，汽車的大眾消費(fèi)屬性，對(duì)IGBT的壽命要求比較高（設(shè)計(jì)壽命在20年以上），需要滿足使用壽命內(nèi)數(shù)十萬(wàn)次甚至百萬(wàn)次的功率循環(huán)要求。另一方面，汽車面臨著更為復(fù)雜的適用工況，需頻繁啟停、爬坡涉水、經(jīng)歷不同路況和環(huán)境溫度等，高溫、高濕、高振動(dòng)對(duì)IGBT是極為嚴(yán)苛的考驗(yàn)，對(duì)裝配體積和散熱效率的要求都非常嚴(yán)格。
盡管困難重重，但從2003年開(kāi)始，就在外界還不看好電動(dòng)車的前景、甚至對(duì)IGBT還不太了解的情況下，以比亞迪為代表的本土新能源汽車企業(yè)已事先預(yù)見(jiàn)它將會(huì)是影響電動(dòng)車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，先后在研發(fā)團(tuán)隊(duì)組建、產(chǎn)線建設(shè)等各方面投入重金，默默布局。
比亞迪IGBT產(chǎn)品晶圓
以比亞迪為例，2009年9月，比亞迪IGBT芯片成功通過(guò)中國(guó)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，標(biāo)志著中國(guó)在IGBT芯片技術(shù)上實(shí)現(xiàn)零的突破，打破了國(guó)際巨頭的技術(shù)壟斷。
關(guān)鍵技術(shù)的突破并不是一日之功，而是靠長(zhǎng)遠(yuǎn)布局和多年的經(jīng)驗(yàn)積累。目前，比亞迪研發(fā)出全新的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品IGBT4.0，其芯片損耗、模塊溫度循環(huán)能力、電流輸出能力等關(guān)鍵指標(biāo)上，比亞迪IGBT4.0產(chǎn)品達(dá)到全球領(lǐng)先水平。
國(guó)內(nèi)廠商共同逐力IGBT
“在這項(xiàng)技術(shù)上，我們終于不再受制于人”比亞迪第六事業(yè)部兼太陽(yáng)能事業(yè)部總經(jīng)理陳剛表示，如今我們也能自主生產(chǎn)自己的“中國(guó)芯”，打破國(guó)外長(zhǎng)期的壟斷。
除新能源汽車外，比亞迪IGBT模塊還廣泛應(yīng)用于包括工業(yè)設(shè)備、家電、太陽(yáng)能逆變等行業(yè)在內(nèi)的各類電力電子設(shè)備中，主要客戶包括博世力士樂(lè)、松下、OTC（日本）、美的、時(shí)代焊機(jī)等。
但國(guó)內(nèi)這一市場(chǎng)遠(yuǎn)未飽和。2017年，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、科技部聯(lián)合發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中指出，2020年單年，新能源汽車年產(chǎn)銷達(dá)到200萬(wàn)輛，到2025年單年，新能源汽車占汽車產(chǎn)銷（3500萬(wàn)量）20%以上，即700萬(wàn)輛以上。在這樣的背景下，主要依賴進(jìn)口的中國(guó)，車規(guī)級(jí)IGBT的缺貨情況或?qū)⑤^全球市場(chǎng)更甚。
面對(duì)機(jī)遇，以比亞迪為代表的國(guó)內(nèi)IGBT供貨商，仍在技術(shù)日趨成熟的基礎(chǔ)商繼續(xù)深耕。據(jù)比亞迪相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，下一步，公司還將布局第三代半導(dǎo)體材料SiC（碳化硅），有望于2019年將推出搭載SiC電控的電動(dòng)車，預(yù)計(jì)2023年采用SiC基半導(dǎo)體全面替代硅基半導(dǎo)體（如硅基IGBT），引領(lǐng)下一代電動(dòng)車芯片變革。未來(lái)，還將會(huì)在成為（車規(guī)級(jí)）功率半導(dǎo)體領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，為“中國(guó)芯”騰飛添磚加瓦。
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