經常會有人問王傳福，比亞迪的技術積累到底怎么樣？早些年被汽車圈稱為“狂人”的王傳福，他總是這樣回答道：“比亞迪有技術‘魚池’，里面有各種各樣的技術，市場需要時，我們就撈一條出來，電動車、軌道交通都是‘魚池’里的大魚。”

在去年的12月10日，比亞迪在寧波發布了車規級領域的IGBT4.0技術。也許，在這一天之前，除了業內人士，普羅大眾對于IGBT都感到比較陌生。只是，現在比亞迪把IGBT這一個長期游離于大眾視野中，卻又是新能源汽車的“CPU”核心技術展示在聚光燈之下。

比亞迪 IGBT4.0核心技術解析會

這一次，比亞迪又撈出一條“大魚”，欲想把它變成下一個“獨角獸”。

IGBT有個看起來很專業的中文名字——絕緣柵雙極型晶體管。IGBT是由BJT(雙極結型晶體三極管) 和MOS(絕緣柵型場效應管) 組成的復合全控型-電壓驅動式-功率半導體器件,其具有自關斷的特征。

IGBT并不是近幾年的技術產物，它的技術發展歷史已經有60多年。在近幾十年的發展中，IGBT已經更新迭代到第六代，其技術發展趨勢是向著降低損耗與降低生產成本而走。

如果我們從某一個維度去分析，比如從結構上講，IGBT主要有三個發展方向：

·IGBT縱向結構：非透明集電區NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區NPT型和FS電場截止型；

·IGBT柵極結構：平面柵機構、Trench溝槽型結構；

·硅片加工工藝：外延生長技術、區熔硅單晶；

比亞迪IGBT產品晶圓

就像開頭所說，可能在很多人眼里都是比較陌生的名詞。但其實IGBT在多個行業領域都占據著極為重要的位置，已經廣泛應用于軌道交通、工業、航空航天、電動汽車等不同行業領域。

盡管IGBT只有指甲蓋的大小，但是其身上布滿著十幾萬乃至幾十萬的微觀結構電路，充當著電子裝置“CPU”的角色，起著在能源轉換與傳輸中起著心臟般的重要作用。

之前大家曾經一致地認為，得電池者，便可得新能源汽車天下。但最近，這一論調漸漸又受到了質疑。有些人認為，IGBT才是新能源汽車的真正核心。

IGBT是新能源汽車中最重要的核心零部件之一，這是毋庸置疑。

IGBT是電機驅動部分最核心的元件。在電力驅動系統中，IGBT用于逆變器模塊，該模塊將蓄電池的直流電轉換交流電驅動電機；在電源系統中，IGBT用于各種交流/直流與直流/直流變換器中，實現為蓄電池充電與完成所需電壓等級的電源變換等功能。同時，IGBT也是充電樁的核心部件。

也就是說，在電動汽車電池組充放電、動力系統，甚至空調系統、轉向系統中都發揮這關鍵的作用。

我們都知道，之所以電池對于電動汽車來說那么重要，除了它擔任著“能量驅動”的角色以外，它的成本是整車第一高。只有控制了電池的成本，電動汽車的成本才會降下來。

同樣的道理，IGBT約占電機驅動系統成本的一半，而電機驅動系統占整車成本的15-20%，也就是說IGBT占整車成本的7-10%，是除電池之外成本第二高的元件。

因此，把握住IGBT的成本也許也是制勝的一步。

要獲取制勝法寶，顯然是不易。

與工業級的相比，應用于新能源汽車的IGBT技術有著更高的要求。

按照目前的市場情況，不斷擴大的新能源汽車市場與需求，催生了專用于車機功率的電子器件。目前的汽車功率半導體是從工業電子器件演化而來，而經過汽車認證后的電子院器件作為車規級產品，需要有著更好、更可靠的性能。

另外，汽車的大眾消費屬性對IGBT的壽命要求更高，只有滿足使用壽命內數十萬次甚至是百萬次的功率循環要求的產品，才能在汽車領域被采納。也就是說，現在的汽車IGBT已經走過了初期的“將就用”的階段，進入了精細化設計時期。

隨著汽車智能化的發展，以及對于功能安全、使用情況的要求越來越高，作為被動執行的功率器件IGBT，在技術設計上需要額外增加邏輯判斷和保護功能。

比如說，在IGBT內部需要增加溫度傳感器。當系統可能出故障之時，可以做出初步判斷，再結合應用，達到快速反饋到處理器的效果，嘗試降低車輛輸出扭矩和速度，形成診斷的閉環。這是IGBT由被動執行變為主動執行的一個“角色轉換”。

按照目前的行業形勢，我國的電池產業發展的比較快，2018年我國動力電池累計產量突破了65GWh，與日本、韓國形成“三足鼎立”的局面。

反觀 IGBT，國內相關的企業技術發展卻是滯后。

IGBT猶如高嶺之花，因設計門檻高、制造技術難、投資大，很少人能把它摘取下來。此前，因為該技術主要掌握在國際巨頭手中，導致國內甚至一度出現“一芯難求”的尷尬局面。

根據相關的報告顯示，中國功率半導體市場占世界市場的50%以上，但是掌握著IGBT主要研發技術的公司卻基本上被歐美、日本等國家所壟斷，如英飛凌、三菱、富士等巨頭企業。所以，中國的在中高端 MOSFET 及 IGBT 主流器件市場上，90％都是要依賴進口。

這一次，比亞迪發布車規級領域的IGBT4.0技術，可以說在一定程度上改變了這個“尷尬”的情況。

據了解，比亞迪所推出的IGBT4.0，其稱之可達到“全球領先水平”。這當然是充滿著公關氣味的描述，但也不能因此質疑比亞迪IGBT4.0的實力。

從發布會我們可以得知，比亞迪IGBT4.0在諸多關鍵技術指標上都優于當前市場主流產品，如電流輸出能力較當前市場主流的IGBT高15%；同等工況下，綜合損耗較當前市場主流的IGBT降低了約20%；溫度循環壽命可以做到當前市場主流IGBT的10倍以上……

顯然，國內的行內人士對于比亞迪都充滿著信心。中國電器工業協會電力電子分會秘書長蔚紅旗講道：“中國新能源汽車的‘中國芯’就在比亞迪，比亞迪在這方面給中國人爭了口氣。功率器件這塊如果國產做好了，不但別人卡不了脖子，我們自己也能省很多錢。”

成功一直都不是一蹴而就的事情。

比亞迪在IGBT已經布局10余年有多，目前比亞迪已經陸續掌握IGBT芯片設計和制造、模組設計和制造、大功率器件測試應用平臺、電源及電控等環節，成為中國唯一一家擁有IGBT完整產業鏈的車企。

“當初，我們做IGBT，是因為行業里沒有標準、也沒有合適的器件，所以自己的團隊搭建了這樣的能力，以前是自給自足?，F在是一個開放型平臺，我們的IGBT器件秉持開放式心態，對外界的車廠做溝通和交流?！?nbsp;陳剛表示。

比亞迪雖然是國內第一家擁有IGBT完整產業鏈的車企，但國內緊盯著IGBT的不止比亞迪。

2017年年底，江蘇宏微科技股份有限公司就與北汽新能源汽車股份公司聯合成立宏微-北汽新能源IGBT聯合實驗室；2018年3月，上汽集團股份有限公司與英飛凌以51：49股比合資成立的上汽英飛凌汽車功率半導體（上海）有限公司正式開業；4月，針對新能源市場，中科君芯推出新能源汽車領域DCS-IGBT芯片。

而縱觀全球，其實早已經有擁有IGBT完整產業鏈車企的玩家在了。

有著“先見之明”的豐田就早早地選擇將IGBT管完全控制在自己手中，成為了全球唯一能夠自產IGBT管的汽車廠家。普銳斯也因此獲得強大的生命力，成為口碑極佳的強混合動力車。

現在，被認為是IGBT的下一代“拯救者”SiC（碳化硅）技術已經嶄露頭角，豐田對于SiC的研究自上世紀80年代就開始了，比其他選手快樂30余年。

可想而知，與其他國家相比，我們還是有一定差距。

根據相關報告分析，2018-2025年期間，中國新能源汽車及相關產業帶動的IGBT市場規模共計超過1200億元。

無疑，新能源汽車帶給了IGBT更多無限的可能。同時，這里面也存在著無數的挑戰。需要注意的是，中國半導體需要快馬加鞭追上世界的潮流。從目前全球格局來講，我們現在也只能說是迎頭趕上。

作者|梁承賢

圖片來源于網絡

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