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中国电动车芯片冲破国外封锁!为了这一天,比亚迪憋了13年大招

2018-12-12 21:31 来源: 雷锋网

比亚迪对IGBT的研发,在十余年前就开始了。

2003年,电池出身的比亚迪进军汽车市场,新能源车成为其杀入的关键路线。2007年,比亚迪的首款新能源车——F3DM上市,当时国家面向绿色公共出行的“百城百辆”的新能源公交计划都还未上线。

而在更早的2005年,比亚迪的IGBT研发团队便已组建,隶属比亚迪第六事业部。这个事业部承担着“集成电路及功率器件的开发、整合性晶圆制造服务的生产任务”。

请注意“整合性晶圆制造服务”。在2008年,比亚迪以1.71亿元的价格,收购了宁波中纬的6英寸晶圆产线。当时舆论还认为,比亚迪或将借助中纬的芯片生产能力,基于自家的手机、电池业务发展自有的消费电子用半导体。但事实证明这更像是为车载功率半导体所作的准备。

2009年,比亚迪的第一代IGBT芯片,正式研发成功,通过了中国电器工业协会电力电子分会的科技成果鉴定。国外的技术垄断,在此时便被比亚迪初步打破了。随后,比亚迪先后推出的各代IGBT产品逐步搭载在自家新能源汽车上。

中国电动车芯片冲破国外封锁!为了这一天,比亚迪憋了13年大招

比亚迪初代IGBT通过科技成果认证的文件

不过,国外早在上世纪80年代便开启了对IGBT的研究生产,要在产品上追上国外先进水平,显然需要更多时间。

因此,中途比亚迪的IGBT芯片又历经8年,多次迭代、先后推出多款产品。其间,比亚迪还与上海先进半导体在2015年达成了战略合作,以利用后者的半导体制造技术。

终于,比亚迪的IGBT4.0这一具有标杆性意义的产品研发成功、投产、装车。

IGBT 4.0,便被用于比亚迪新一代主力车型——百公里加速时间达到4.5秒的唐。这辆车每一次狂暴的动力输出背后,都有这枚比亚迪自研的IGBT的功劳。

中国电动车芯片冲破国外封锁!为了这一天,比亚迪憋了13年大招

比亚迪唐DM,百公里加速4.5秒

当然,技术是不断进步的。此前,国外IGBT已经经历了六次技术迭代,功率半导体基础的材料,也从硅(Si)、砷化镓(GaAs) ,进化到了碳化硅(SiC)。基于碳化硅打造的功率半导体,更能耐高温,可以承受更高的电压——这样,原本耐压能力不强的MOSFET,在用上碳化硅过后,能够支持的电压也能与现今车用的IGBT媲美。

而比亚迪已经研发出了基于碳化硅的MOSFET,明年便会推出搭载这一器件的电动车,车辆的电驱性能还会提升10%。往后,比亚迪计划在其新能源车产品中,逐步用碳化硅基的功率半导体替代硅基IGBT。

国外巨头统治IGBT市场 中国如何突破

实际上,比亚迪这样在新能源车用IGBT上取得突破的选手,在国内IGBT产业确实是凤毛麟角。

IGBT芯片按工作电压,大致分为1700V以下、1700V-3300V、3300V-6500V三类。

其中,工作电压等级在3300-6500V的IGBT主要对应发电、电力传输行业,1700-3300V的IGBT在高铁等轨道交通领域应用较多。

而1700V以下用途中,发展势头最猛的新兴产业,正是新能源车。

然而,目前IGBT的主要生产厂家,无一例外是国外公司,英飞凌、三菱、富士、安森美、德仪、ABB等霸占市场。

其中国内新能源车领域的IGBT市场,绝大多数份额仍然被国外半导体巨头英飞凌占据——这一数据一度达到70%。

在2016年全球销量TOP10的新能源车,有8款使用了英飞凌的IGBT,其中有我们无比熟悉的Model S/X,以及通用Bolt EV。英飞凌凭借垄断优势,攫取高额利润,IGBT成本居高不下。

而比亚迪的IGBT 4.0推向市场、应用于车型上,则代表了一支重要的国产力量,加入到了这场新能源车核心技术、核心器件的竞赛当中来。

在更早之前,中车集团在2014年,完成了高铁用IGBT的研发、生产,打破了三菱在这一领域的统治,不仅实现了自产自用,还随高铁项目的对外输出开始向国外供货。

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