12月10日，比亞迪在寧波開了一場發布會，沒發新車，發了一款芯片——第四代IGBT，全拼和中文名是這樣的 Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管芯片。

比亞迪宣布第四代IGBT多項參數優于行業平均水平，旗下新能源車的電驅性能，將憑借這一枚自產的控制電流開關的芯片，而取得優勢性能。

此外，比亞迪稱IGBT也將對國內新能源車廠開放供應，并有望打破國外半導體公司壟斷國內IGBT市場的情況。

從數碼 3C 的電池到汽車動力電池，再到整車制造，比亞迪似乎無所不通，而這次不聲不響弄了個芯片，再次再次刷新了坊間對其公司業務的認知。

IGBT是啥？

那么，IGBT究竟是何方神圣，引得比亞迪大張旗鼓地介紹，乃至用上了“核心技術告別卡脖子”這樣的描述？

實際上，IGBT還真就是這樣的核心技術，由于其地位之重要，又有“新能源車電驅系統CPU”之稱。

IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管，是一種主要應用于600V以上電子電力領域的功率半導體。

▲封裝好的IGBT模塊

與計算或存儲用的半導體不同，IGBT的主要作用是“開關”。它能夠支持在高電壓、高電流負載下，對電路進行每秒數萬次的開關。這種能力，使得它可以通過電路設計，被用于大電流、電壓、頻率、以及直流電與交流電的轉換。

應用在電動汽車上，它成為了驅動電機核心中的核心——電動車的電池系統能夠輸出的是總額額定的直流電，而要自由控制汽車的電機，需要功率、頻率可變、可控的交流電，此時IGBT的作用便體現了出來（反過來，電動車需要直流快充時，IGBT同樣也在大功率變電中扮演重要角色）。

電動車之所以不需要設計復雜的發動機與變速箱等機械傳統系統，IGBT的存在，可謂大功一件。

這樣的關鍵部件，也成為電動車電驅系統成本的大頭——直接占去了一半。而電驅系統在電動車整車的成本占比約為15-20%。這意味著單單是IGBT，就占去了整車成本的7-10%，因此，IGBT是新能源車產業鏈細分市場中，份額僅次于動力電池的大蛋糕。

比亞迪在日前宣布自家動力電池業務將拆分對外后，再度推出IGBT 4.0并且也將對外，意味著比亞迪在電動車產業鏈上游最大的兩個領域，都拿到了一張硬通票。

比亞迪發布的 IGBT 4.0 有什么特點

和所有芯片一樣，IGBT 的研發制造同樣設計門檻高、制造技術難、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構電路，僅能在顯微鏡下查看。
• IGBT 芯片設計難度高：IGBT 雖然是一個開關器件，但涉及到的參數多達十幾個，很多參數之間是相互矛盾，需要根據應用折衷考慮。
• 晶圓制造工藝難度大：最主要體現在薄片加工處理上。采用最新的 1200V FS 技術的 IGBT，需要將晶圓減薄到 120um（約兩根頭發絲直徑）的厚度，再進行 10 余道工序加工。
• 晶圓制造的廠房潔凈度要求非常高，需要一級凈化。一個零點幾微米的微塵掉落在晶圓上，就會造成一顆 IGBT 芯片失效。

至于加裝到車里還需要考慮到模塊化等等，和數碼 3C 產品「舒適」的工作環境不同，車規級芯片還要應對嚴苛的行車工況。

相比市面上的主流產品，比亞迪宣稱自家的 IGBT 4.0 具備以下優勢：

1. 電流輸出能力較當前市場主流的 IGBT 高 15%，支持整車具有更強的加速能力和更大的功率輸出能力。
2. 同等工況下，綜合損耗較當前市場主流的 IGBT 降低了約 20%，整車電耗顯著降低。
3. 溫度循環壽命可以做到當前市場主流 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，短期內還在持續上漲。通過規模化量產，比亞迪希望進一步降低成本，拉低。

目前比亞迪位于寧波的半導體工廠的月產五萬片晶圓，理論上能夠配備五萬輛新車。按照規劃，2020 年這家工廠的月產能有望做到十萬片，除了自給自足外，還可以提供給其他主機廠使用。

比亞迪研發IGBT歷經13年

需要提到的是，IGBT作為一種綜合（集成了MOSFET開關速度快與GTO耐受電壓高的優點，克服了前者耐高壓性能差、后者開關速度慢的不足）的功率半導體，其技術壁壘并不低，核心技術與市場份額此前一直掌握在美、日、德三國半導體巨頭的手中。

目前，在國內，僅有兩家“造車的”能夠打通產業鏈，實現IGBT的研發生產。其中一家，是負責造高鐵的中車，另外一家，便是比亞迪。

中車有突飛猛進的高鐵項目作為堅實的依托，不必多言，那么比亞迪，又是如何掌握這一先進技術？

比亞迪對IGBT的研發，在十余年前就開始了。

2003年，電池出身的比亞迪進軍汽車市場，新能源車成為其殺入的關鍵路線。2007年，比亞迪的首款新能源車——F3DM上市，當時國家面向綠色公共出行的“百城百輛”的新能源公交計劃都還未上線。

而在更早的2005年，比亞迪的IGBT研發團隊便已組建，隸屬比亞迪第六事業部。這個事業部承擔著“集成電路及功率器件的開發、整合性晶圓制造服務的生產任務”。

請注意“整合性晶圓制造服務”。在2008年，比亞迪以1.71億元的價格，收購了寧波中緯的6英寸晶圓產線。當時輿論還認為，比亞迪或將借助中緯的芯片生產能力，基于自家的手機、電池業務發展自有的消費電子用半導體。但事實證明這更像是為車載功率半導體所作的準備。

2009年，比亞迪的第一代IGBT芯片，正式研發成功，通過了中國電器工業協會電力電子分會的科技成果鑒定。國外的技術壟斷，在此時便被比亞迪初步打破了。

▲比亞迪初代IGBT通過科技成果認證的文件

不過，國外早在上世紀80年代便開啟了對IGBT的研究生產，要在產品上追上國外先進水平，顯然需要更多時間。

因此，中途比亞迪的IGBT芯片又歷經8年，多次迭代，其間，比亞迪還與上海先進半導體在2015年達成了戰略合作，以利用后者的半導體制造技術。

終于在2017年，比亞迪的第四代IGBT研發成功、投產、裝車。

IGBT 4.0，便被用于比亞迪新一代主力車型——百公里加速時間達到4.5秒的唐。這輛車每一次狂暴的動力輸出背后，都有這枚比亞迪自研的IGBT的功勞。

▲比亞迪唐DM，百公里加速4.5秒

當然，技術是不斷進步的。此前，國外IGBT已經經歷了六次技術迭代，功率半導體基礎的材料，也從硅（Si）、砷化鎵（GaAs） ，進化到了碳化硅（SiC）。基于碳化硅打造的功率半導體，更能耐高溫，可以承受更高的電壓——這樣，原本耐壓能力不強的MOSFET，在用上碳化硅過后，能夠支持的電壓也能與現今車用的IGBT媲美。

而比亞迪已經研發出了基于碳化硅的MOSFET，明年便會推出搭載這一器件的電動車，車輛的電驅性能還會提升10%。往后，比亞迪計劃在其新能源車產品中，逐步用碳化硅基的功率半導體替代硅基IGBT。

中國如何突破國外巨頭統治的IGBT市場？

實際上，比亞迪這樣在新能源車用IGBT上取得突破的選手，在國內IGBT產業確實是鳳毛麟角。

IGBT芯片按工作電壓，大致分為1700V以下、1700V-3300V、3300V-6500V三類。

其中，工作電壓等級在3300-6500V的IGBT主要對應發電、電力傳輸行業，1700-3300V的IGBT在高鐵等軌道交通領域應用較多。

而1700V以下用途中，發展勢頭最猛的新興產業，正是新能源車。

然而，目前IGBT的主要生產廠家，無一例外是國外公司，英飛凌、三菱、富士、安森美、德儀、ABB等霸占市場。

其中國內新能源車領域的IGBT市場，絕大多數份額仍然被國外半導體巨頭英飛凌占據——這一數據一度達到70%。

在2016年全球銷量TOP10的新能源車，有8款使用了英飛凌的IGBT，其中有我們無比熟悉的Model S/X，以及通用Bolt EV，甚至包括比亞迪的唐與秦，甚至也使用了英飛凌的晶圓生產。英飛凌憑借壟斷優勢，攫取高額利潤，IGBT成本居高不下。

而比亞迪的IGBT 4.0推向市場、應用于車型上，則代表了一支重要的國產力量，加入到了這場新能源車核心技術、核心器件的競賽當中來。

在更早之前，中車集團在2014年，完成了高鐵用IGBT的研發、生產，打破了三菱在這一領域的統治，不僅實現了自產自用，還隨高鐵項目的對外輸出開始向國外供貨。

比亞迪與中車，儼然成為了國產IGBT生產應用的雙子星。

在這背后，國內的（高壓）IGBT產業鏈，在下游急切的應用需求下，也開始逐步建立起來，士蘭微、華微、華虹、先進半導體等等一系列IGBT的IC設計、晶圓制造公司也成長起來，國內的IGBT產業鏈正在初步成型。而比亞迪自身，也表態將會對外開放其IGBT供貨。

在一個產業集群形成后，中國的IGBT乃至更多類型的功率半導體，將有更充足的底氣與國外巨頭抗衡。

比亞迪將在材料上進一步突破

最后，比亞迪宣布，在材料上進一步突破，有望于 2019 年推出搭載 SiC 電控的電動車。預計到 2023 年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現 SiC 基車用功率半導體對硅基 IGBT 的全面替代，將整車性能在現有基礎上再提升 10 %。

SiC 具備高耐壓、低損耗、高效率的特性，是替代 Si 的第三代半導體材料