市場(chǎng)

芯片生產(chǎn)商比亞迪

愛范兒 2018-12-12 00:40

昨天比亞迪在寧波開了一場(chǎng)發(fā)布會(huì)，沒發(fā)新車，發(fā)了一款芯片。

像比亞迪這樣的車企確實(shí)挺「奇葩」的，從數(shù)碼 3C 的電池到汽車動(dòng)力電池，再到整車制造，無所不通。

近日，比亞迪再次刷新了坊間對(duì)其公司業(yè)務(wù)的認(rèn)知，比如說不聲不響弄了個(gè)芯片。

這塊芯片有個(gè)并不太好讀的縮寫 IGBT，全拼和中文名是這樣的 Insulted Gte Bipolr Trnsistor，絕緣柵雙極型晶體管芯片。

先交代一下，這不是比亞迪的發(fā)明，你馬路上見到的新能源車上都搭載了 IGBT，但供應(yīng)廠商無非就德、日、中三國那么幾家。

為數(shù)不多主機(jī)廠里頭自主在研發(fā) IGBT 的，除了比亞迪，豐田算一個(gè)，其余基本都依賴英飛凌等供應(yīng)商。

一般主機(jī)廠「越俎代庖」干了供應(yīng)商的活兒，原因很簡單，關(guān)鍵零部件不想被供應(yīng)商「掐住」脖子，同時(shí)做到成本可控。

從手機(jī) PC 到現(xiàn)在的汽車，芯片之爭格外激烈，不少國產(chǎn)品牌喊出了「國產(chǎn)芯」的口號(hào)，為了這個(gè)目標(biāo)，比亞迪在半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)努力了十余年。

IGBT，電動(dòng)汽車的「命根子」

對(duì)于電動(dòng)車而言，IGBT 直接控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直、交流電的轉(zhuǎn)換，決定了車輛的扭矩和最大輸出功率等。在車內(nèi)，IGBT 芯片的重要性不亞于電池電芯。

了解電車結(jié)構(gòu)的人肯定知道，電車不是想象中的接電就走，電控系統(tǒng)格外重要，怎么高效地運(yùn)用電能是考驗(yàn)工程師的一個(gè)重要命題。

從汽車到地鐵、高鐵等軌道交通等等一切用電驅(qū)動(dòng)的載具中，IGBT 無處不在，具體由封裝形式不同分為模塊和單管，最基礎(chǔ)的還是芯片晶圓。

很容易想象，電壓越高，對(duì)于 IGBT 的要求也就更大。從車用的 600V 到軌道交通的 1100V-3000V，電流都需要 IGBT 來「駕馭」。

原理類似于喊了很多年的變頻空調(diào)，在車?yán)镱^，IGBT 也是通過改變電流的頻率來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而輸出所需的動(dòng)力。

另一方面，除了能「駕馭」電流，IGBT 還需要保證能耗。眾所周知，「發(fā)熱」是電子元器件的致命殺手，為了保證元件能夠正常運(yùn)行，發(fā)熱就需要散熱，這也就意味著車輛需要額外的電量去維持溫度。

一來二去，能量的損耗將大大影響電車的續(xù)航，所以從源頭上抑制發(fā)熱是關(guān)鍵。

無論是車輛性能還是續(xù)航表現(xiàn)，IGBT 都扮演了非常重要的角色。目前，幾乎所有的比亞迪新能源車都搭載了自主研發(fā)的 IGBT，只能說全新一代唐 EV 百公里 4.4S 加速能力和等速 600 公里續(xù)航絕非偶然。

「造芯」很難，比亞迪發(fā)布的 IGBT 4.0 有什么特點(diǎn)

和所有芯片一樣，IGBT 的研發(fā)制造同樣設(shè)計(jì)門檻高、制造技術(shù)難、投資大。

我們來看一下官方的「硬核」科普

芯片要求：

IGBT 芯片僅有人的指甲大小，但卻要在其上蝕刻十幾萬乃至幾十萬的微觀結(jié)構(gòu)電路，僅能在顯微鏡下查看。
IGBT 芯片設(shè)計(jì)難度高：IGBT 雖然是一個(gè)開關(guān)器件，但涉及到的參數(shù)多達(dá)十幾個(gè)，很多參數(shù)之間是相互矛盾，需要根據(jù)應(yīng)用折衷考慮。
晶圓制造工藝難度大：最主要體現(xiàn)在薄片加工處理上。采用最新的 1200V FS 技術(shù)的 IGBT，需要將晶圓減薄到 120um（約兩根頭發(fā)絲直徑）的厚度，再進(jìn)行 10 余道工序加工。
晶圓制造的廠房潔凈度要求非常高，需要一級(jí)凈化。一個(gè)零點(diǎn)幾微米的微塵掉落在晶圓上，就會(huì)造成一顆 IGBT 芯片失效。

至于加裝到車?yán)镞€需要考慮到模塊化等等，和數(shù)碼 3C 產(chǎn)品「舒適」的工作環(huán)境不同，車規(guī)級(jí)芯片還要應(yīng)對(duì)嚴(yán)苛的行車工況。

相比市面上的主流產(chǎn)品，比亞迪宣稱自家的 IGBT 4.0 具備以下優(yōu)勢(shì)：

1.?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。
2.?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%，整車電耗顯著降低。
3.?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。

另一方面就是成本，比亞迪介紹，目前市面上主流的車載 IGBT 成本占到整車的 5% 左右，短期內(nèi)還在持續(xù)上漲。通過規(guī)模化量產(chǎn)，比亞迪希望進(jìn)一步降低成本，拉低。

目前比亞迪位于寧波的半導(dǎo)體工廠的月產(chǎn)五萬片晶圓，理論上能夠配備五萬輛新車。按照規(guī)劃，2020 年這家工廠的月產(chǎn)能有望做到十萬片，除了自給自足外，還可以提供給其他主機(jī)廠使用。

最后一個(gè)彩蛋是，比亞迪宣布，在材料上進(jìn)一步突破，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 %。