近日，比亞迪在寧波發布了車規級領域極具標桿意義的IGBT4.0技術，展現了其電動車領域的領先地位。

　　何為IGBT？

　　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，主要用于變頻器逆變和其他逆變電路，將直流電壓逆變成頻率可調的交流電，俗稱電力電子裝置的“CPU”。作為主流的新型電力電子器件之一，IGBT在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車、新能源裝備，以及工業領域(高壓大電流場合的交直流電轉換和變頻控制)等應用極廣，是上述應用中的核心技術。

　　與工業級IGBT相比，IGBT在電動汽車領域的應用需要面臨更多的挑戰：一方面，汽車的大眾消費屬性，對IGBT的壽命要求比較高(設計壽命在20年以上)，需要滿足使用壽命內數十萬次甚至百萬次的功率循環要求。另一方面，汽車面臨著更為復雜的適用工況，需頻繁啟停、爬坡涉水、經歷不同路況和環境溫度等，高溫、高濕、高振動對IGBT是極為嚴苛的考驗，對裝配體積和散熱效率的要求都非常嚴格。此外，電動汽車的操作人員存在相對非專業性的情況，其對IGBT的考驗和性能要求是多維度、全方位的。但又出于乘用車需面向大眾消費市場的原因，要求其價格必須保持在合理區間，因此，車用IGBT要求高性價比前提下的高可靠性。在這些因素的綜合影響下，車規級IGBT相較于工業級，無論是技術難度、應用場景，還是可靠性方面，對器件本身的要求都更為嚴苛。

　　比亞迪在車規級功率半導體領域的發展情況

　　相關數據顯示，中國IGBT市場一直被國際巨頭壟斷，90%的份額掌握在英飛凌、三菱等海外巨頭手中。但在某些細分領域(如車規級領域)，以比亞迪為代表的中國企業的實力能與國際主流水平一較高下。在車規級領域，比亞迪突破了晶圓設計、模塊散熱、封裝工藝和制造等關鍵技術，打破了國外專利和技術封鎖，并首創電機驅動與車載充放電復用IGBT的融合設計技術。此外，比亞迪IGBT模塊還廣泛應用于包括工業設備、家電、太陽能逆變等行業在內的各類電力電子設備中，主要客戶包括博世力士樂、松下、OTC(日本)、美的、時代焊機等。

　　長期以來，IGBT的核心技術始終掌握在國外廠商手里。2009年，比亞迪IGBT芯片成功通過中國電器工業協會電力電子分會組織的科技成果鑒定，標志著中國在IGBT芯片技術上實現零的突破，打破了國際巨頭的技術壟斷，對于促進我國芯片產業以及新能源汽車產業的發展具有深遠影響。

　　十幾年前，當外界還不看好電動車的前景、甚至對IGBT還不太了解的情況下，在2003年就開始布局電動車的比亞迪就預見IGBT將會是影響電動車發展的關鍵技術，在研發團隊組建、產線建設等各方面投入重金，默默布局IGBT產業。2005年，比亞迪組建IGBT研發團隊，正式進軍IGBT領域；2008年10月，比亞迪收購寧波中緯半導體晶圓廠；2009年9月，比亞迪IGBT芯片成功通過中國電器工業協會電力電子分會組織的科技成果鑒定，標志著中國在IGBT芯片技術上實現零的突破，打破了國際巨頭的技術壟斷。目前，比亞迪是中國唯一一家擁有完整產業鏈的車企：包含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。專利：截至2018年11月，累計申請IGBT相關專利175件，其中授權專利114件。

　　比亞迪成功研發出全新車規級產品IGBT4.0

　　十余年耕耘，比亞迪成功研發出全新的車規級產品IGBT4.0，成為車規級IGBT的標桿。IGBT“馴化”了電，而比亞迪“馴化”了IGBT。技術指標方面：在芯片損耗、模塊溫度循環能力、電流輸出能力等關鍵指標上，比亞迪IGBT4.0產品達到全球領先水平。芯片損耗：比亞迪 IGBT4.0產品的綜合損耗相比當前市場主流產品降低了約20%，使得整車電耗降低。以全新一代唐為例，在其他條件不變的情況下，采用比亞迪 IGBT4.0較采用當前市場主流的IGBT，百公里電耗少約3%。溫度循環能力：IGBT4.0產品模塊的溫度循環壽命可以做到當前市場主流產品的10倍以上。電流輸出能力：搭載IGBT4.0的V-315系列模塊在同等工況下較當前市場主流產品的電流輸出能力提升15%，支持整車具有更強的加速能力。工藝指標方面，在大規模應用的1200V車規級IGBT芯片的晶圓厚度上，比亞迪處于全球先進水平，可將晶圓厚度減薄到120um(約兩根頭發絲直徑)；為保證產品質量，比亞迪IGBT生產環境的潔凈度要求達到最高等級的一級，即指每立方英尺(0.0283立方米)中，直徑超過0.5微米的微塵離子不能超過1個；在晶圓的產品分析中，需要用到倍率高達500,000倍的掃描電子顯微鏡進行。相比之下，2000倍的倍率就足以使困擾眾多城市于“無形”、直徑只有人類頭發絲1/20的PM2.5細顆粒物顯露“真身”；晶圓的制造用水，標準需達到超純水(也就是幾乎去除氧和氫以外所有原子的水)。為達到這個標準，需要經過20多層凈化；為保證產品品質，晶圓生產所需的光刻機需要保持平穩。在晶圓工廠，光刻機需要放在特制的防震臺上，避免路過的車輛、甚至從旁經過的人的腳步對其的影響。此外，為了防震，晶圓工廠的地基需要打到巖石層。

　　中高端IGBT，打造新能源汽車的性能標桿

　　得益于在IGBT領域的成果，比亞迪電動汽車的超凡性能得以成功落地，并具有持續迭代升級的能力。雙?！?42”黑科技：IGBT為比亞迪電動車提供對電流的準確、有效控制，使得比亞迪全新一代唐DM得以實現百公里加速4.5秒、全時電四驅、百公里油耗2升以內，從超強加速、全時電四驅、超低油耗三方面重新定義高性能汽車標準。純電超凡性能：在比亞迪IGBT對電流準確、有效的控制下，比亞迪全新一代唐EV的百公里加速時間達到行業領先的4.4秒。同時，比亞迪IGBT在芯片損耗、電流輸出能力等方面的優異性能，極大提升驅動系統的工作效率，和電池等其他關鍵技術一起，將比亞迪全新一代唐EV等純電動車的續航里程提升到了600公里(60KM/小時等速行駛情況下)。

　　未來市場趨勢及商業規模

　　2017年，中國國內的IGBT市場規模約121億元(含車規級及工業級)，約占全球總需求的50%。但我國IGBT起步較晚，國內市場份額主要被國際巨頭壟斷，國產化率只有11%，進口依賴程度較高，國產替代空間巨大。2018-2020年，中國新能源汽車產量年復合增長率將超過40%：2018年，中國新能源汽車產量有望達到100萬輛。按國家制定的“2020年當年銷量達到200萬輛產銷量”的目標，2018-2020年中國新能源汽車產量年復合增長率將超過40%。2018-2025年期間，在中國，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。全球范圍內，IGBT供貨周期延長，隨著新能源汽車的爆發，未來幾年供不應求趨勢將更加明顯。

　　比亞迪投巨資布局第三代半導體材料SiC

　　比亞迪投巨資布局第三代半導體材料SiC(碳化硅), 目前已大規模用于車載電源, 有望于2019年將推出搭載SiC電控的電動車，預計2023年采用SiC基半導體全面替代硅基半導體(如硅基IGBT)，引領下一代電動車芯片變革。

    憑借更加優異的性能，SiC基半導體取代硅基半導體將是大勢所趨，預計未來幾年硅基IGBT將在汽車領域逐步被淘汰。比亞迪投巨資布局SiC基半導體，整合全產業鏈：材料(高純碳化硅粉)、單晶、外延、芯片、封裝等。比亞迪已經成功研發了芯片損耗更低、電流輸出能力更強的SiC MOSFET(SiC基半導體的一種)，目前已大規模用于車載電源，有望于2019年將推出搭載SiC電控的電動車。

　　比亞迪在功率半導體領域的愿景與規劃

　　比亞迪立志于使比亞迪功率半導體芯片對于新能源汽車的意義，如高通之于手機、英特爾之于電腦；成為全球最大的車規級功率半導體供應商；成為(車規級)功率半導體領域的全球領導者，為“中國芯”騰飛添磚加瓦。