比亞迪發佈全新車規級産品IGBT4.0 樹立標桿

　　近日，比亞迪在寧波發佈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，絕緣柵雙極型電晶體)是一種大功率的電力電子器件，主要用於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、智慧電網、航空航太、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迴圈要求。另一方面，汽車面臨著更為複雜的適用工況，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。但又出於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%的份額掌握在英飛淩、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準一較高下。在車規級領域，比亞迪突破了晶圓設計、模組散熱、封裝工藝和製造等關鍵技術，打破了國外專利和技術封鎖，並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模組還廣泛應用於包括工業設備、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裏。2009年，比亞迪IGBT晶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，標誌著中國在IGBT晶片技術上實現零的突破，打破了國際巨頭的技術壟斷，對於促進我國晶片産業以及新能源汽車産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年就開始佈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、産線建設等各方面投入重金，默默佈局IGBT産業。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晶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，標誌著中國在IGBT晶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産業鏈的車企：包含IGBT晶片設計和製造，模組設計和製造，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産品IGBT4.0

　　十餘年耕耘，比亞迪成功研發出全新的車規級産品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：在晶片損耗、模組溫度迴圈能力、電流輸出能力等關鍵指標上，比亞迪IGBT4.0産品達到全球領先水準。晶片損耗：比亞迪 IGBT4.0産品的綜合損耗相比當前市場主流産品降低了約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，採用比亞迪 IGBT4.0較採用當前市場主流的IGBT，百公里電耗少約3%。溫度迴圈能力：IGBT4.0産品模組的溫度迴圈壽命可以做到當前市場主流産品的10倍以上。電流輸出能力：搭載IGBT4.0的V-315系列模組在同等工況下較當前市場主流産品的電流輸出能力提升15%，支援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晶片的晶圓厚度上，比亞迪處於全球先進水準，可將晶圓厚度減薄到120um(約兩根頭髮絲直徑)；為保證産品品質，比亞迪IGBT生産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；在晶圓的産品分析中，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”、直徑只有人類頭髮絲1/20的PM2.5細顆粒物顯露“真身”；晶圓的製造用水，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；為保證産品品質，晶圓生産所需的光刻機需要保持平穩。在晶圓工廠，光刻機需要放在特製的防震臺上，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岩石層。

　　中高端IGBT，打造新能源汽車的性能標桿

　　得益於在IGBT領域的成果，比亞迪電動汽車的超凡性能得以成功落地，並具有持續迭代升級的能力。雙模“542”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在晶片損耗、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)，約佔全球總需求的50%。但我國IGBT起步較晚，國內市場份額主要被國際巨頭壟斷，國産化率只有11%，進口依賴程度較高，國産替代空間巨大。2018-2020年，中國新能源汽車産量年複合增長率將超過40%：2018年，中國新能源汽車産量有望達到100萬輛。按國家制定的“2020年當年銷量達到200萬輛産銷量”的目標，2018-2020年中國新能源汽車産量年複合增長率將超過40%。2018-2025年期間，在中國，新能源汽車及相關産業帶動的IGBT市場規模共計超過1200億元。全球範圍內，IGBT供貨週期延長，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。

　　比亞迪投鉅資佈局第三代半導體材料SiC

　　比亞迪投鉅資佈局第三代半導體材料SiC(碳化矽), 目前已大規模用於車載電源, 有望于2019年將推出搭載SiC電控的電動車，預計2023年採用SiC基半導體全面替代硅基半導體(如硅基IGBT)，引領下一代電動車晶片變革。

    憑藉更加優異的性能，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。比亞迪投鉅資佈局SiC基半導體，整合全産業鏈：材料(高純碳化矽粉)、單晶、外延、晶片、封裝等。比亞迪已經成功研發了晶片損耗更低、電流輸出能力更強的SiC MOSFET(SiC基半導體的一種)，目前已大規模用於車載電源，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願景與規劃

　　比亞迪立志於使比亞迪功率半導體晶片對於新能源汽車的意義，如高通之於手機、英特爾之於電腦；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。