[原创] 攻克IGBT之后，比亚迪布局SiC谋划未来

如果随便问身边一个人，比亚迪是做什么的，大概率他们给出的答案是造车。诚然，乘着近年来兴起的新能源汽车潮流，这家来自深圳的车企已经在汽车领域攒够了足够的名声；那些跟比亚迪有过合作的应该会说出，比亚迪还有代工和电池业务；而对比亚迪有深入了解的朋友则会指出，集成电路业务是比亚迪的另一核心竞争力所在。

“IGBT电动中国芯——比亚迪核心技术解析会

据半导体行业不完全统计显示，比亚迪在CMOS图像传感器、电流传感器、PM2.5传感器、多节保护IC、电容式触摸按键控制芯片、指纹识别芯片和IGBT等领域都有了深厚的积累，尤其是IGBT方面，更成为比亚迪叱咤新能源汽车市场的杀手锏。日前，比亚迪在宁波举办了一场题为“IGBT电动中国芯——比亚迪核心技术解析会”，首次向公众掀开了他们IGBT的神秘面纱。

十三年积累，

成就国内唯一拥有IGBT全产业链的车企

所谓IGBT，也就是 Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，中文全称是“绝缘栅双极型晶体管”。作为一款结合了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的高电流单栅控制特性及双极性晶体管的低饱和电压的能力的器件，IGBT能被广泛应用到工业和汽车等领域，尤其对于电动车来说，因为IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换，决定了车辆的扭矩和最大输出功率，所以它的重要性不言而喻。

据集邦咨询分析，IGBT模块作为新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件，成本占到新能源整车成本的10％，占到充电桩成本的20％。未来新能源汽车将成为IGBT产业扩张的主要驱动力。但在过往，这基本都是被欧美日企业垄断的市场。特别是在中高端IGBT市场，90%的份额被国际巨头垄断，导致“一芯难求”，成为制约我国电动车行业健康、快速发展的主要瓶颈。

2014-2025中国IGBT市场规模（数据来源：集邦咨询）

富昌电子（Future Electronics LTD）的统计显示，2018年，车规级IGBT模块的交货周期最长已经达到52周（IGBT的交货周期正常情况下为8-12周）。而2018-2022年，全球电动车年复合增长率达30%，但同期车规级IGBT市场的年复合增长率仅为15.7%。可以预见，未来几年全球车规级IGBT市场的供应将愈加紧张，发展国产的车用IGBT迫在眉睫。而比亚迪则早在13年前就开始布局这个市场。

比亚迪第六事业部总经理陈刚

比亚迪第六事业部总经理陈刚告诉半导体行业观察记者，他们在2005年就组建了IGBT研发团队，正式布局IGBT产业。在发展早期，比亚迪是通过购买别人的芯片进行IGBT的模组研发，公司也在2007完成了首款电动车IGBT模块样品的组装。但比亚迪不满足于只做一个模组厂，到了2008年，他们斥资两亿人民币收购宁波中纬，正式组建晶圆工厂，切入芯片领域，并在次年推出了其IGBT 1.0芯片。这款产品获得了中国电力电子协会组织的科技成果鉴定，标志着比亚迪自主研发的IGBT芯片达到了国际主流水平。

比亚迪IGBT产品的发展历程

2010年，比亚迪自主研发IGBT产品开始批量供货新能源汽车F3DM；2012年公司更是全球首创将航空航天级AISiC材料大批量用于车用IGBT模块，公司也在这一年宣布成功研发了IGBT 2.0芯片，搭载IGBT 2.0芯片的模块也在次年通过汽车全面认证；2014年，搭载比亚迪IGBT 2.0芯片的模块在e6、K9等新能源车型上批量装车，宣告比亚迪车载IGBT方面的更进一步。

到了2015年，比亚迪推出了其第三代的IGBT2.5芯片，并成功研发出了首款大巴专用的IGBT模块；2016年，搭载IGBT2.5芯片的模块批量装车，公司的模块厂也在这一年经过TS16949标准认证；2017年，比亚迪的IGBT 4.0的芯片宣布研发成功，首款双面水冷IGBT模块也宣告面世。进入今年，比亚迪的IGBT 4.0芯片的模块顺利被顺利应用到其新款的唐里面。

“经过了十三年的发展，比亚迪已经涉足了IGBT的材料研发、芯片设计、晶圆制造、模块设计与制造和整车制造在内的整个IGBT产业链，也成为国内唯一拥有IGBT全产业链的车企。截止今年十一月，公司IGBT的累积装车超50万辆，单车行驶里程也超过50万公里，产品得到了充分的验证”，陈刚说。

“比亚迪依靠自身强大的研发实力、人才的聚集、产业链的配套，在汽车功率半导体领域有了非常核心的突破，这个突破不是今天想，明天投入就能实现的，是积累了十多年的技术、人才和产业链才能实现的。”中国半导体行业协会IC设计分会副理事长周生明在解析会上表示。

这就推动比亚迪的IGBT进入下一个阶段。

挟IGBT 4.0芯片之力， 加紧IGBT对外供货

过去的十三年，是比亚迪IGBT深入研发的十三年，也是公司不断试错的十三年，这也是比亚迪得天独厚的优势。正如比亚迪第六事业部IGBT产品中心产品总监杨钦耀所说：“对一个新推向市场的车载IGBT来说，应用验证非常重要，而本身制造汽车的比亚迪恰好在这方面有自己的平台”。这就使得比亚迪IGBT的研发改进拥有其他竞争对手所没有的机会。而经历重重考验的比亚迪也正在推动他们的IGBT产品、尤其是车载IGBT产品对外供货，这无论是对国内车厂还是比亚迪来说，都是一个双赢的决定。

中国半导体行业协会IC设计分会副理事长周生明（左）与比亚迪第六事业部IGBT产品中心产品总监杨钦耀（右）

其实在之前，比亚迪已经对外供货工业IGBT方面的产品，在2018年，公司搭载IGBT2.5芯片的车用IGBT模组也开始对外供货。现在挟新款的高性能的1200 V IGBT 4.0芯片，比亚迪在深化这些产品在自身汽车应用之余，也在加紧IGBT的对外供货布局。

不同于过往采用平面栅NPT技术，比亚迪在IGBT 4.0上采用了一个改进型的平面栅FS技术。新的技术的引入让产品拥有更小的寄生电容，更小的门极电量、更快的开通速度、更快的关断速度、开关特性易于控制、更低的电耗、应用中更低的温升和世界级的安全工作，所以整体性能和一些Trench FS可以相比较更好。

比亚迪全新一代IGHT 4.0技术介绍

比亚迪第六事业部IGBT芯片产品部高级研发经理吴海平也表示，此次推出的比亚迪IGBT4.0在诸多关键技术指标上都优于当前市场主流产品，例如：

1、电流输出能力较当前市场主流的IGBT高15%，支持整车具有更强的加速能力和更大的功率输出能力。

2、同等工况下，综合损耗较当前市场主流的IGBT降低了约20%。这意味着电流通过IGBT器件时，受到的损耗降低，使得整车电耗显著降低。以比亚迪全新一代唐为例，在其他条件不变的情况下，仅此一项技术，就成功将百公里电耗降低约3%。

3、温度循环寿命可以做到当前市场主流IGBT的10倍以上。这意味着比亚迪电动车在应对各种极端气候、路况时，能有更高的可靠性和更长的使用寿命。此前，比亚迪电动车就以其优异的性能与稳定的可靠性，完成了从新疆吐鲁番的高温，到北欧的极寒、再到西藏高原的高海拔等全球最严苛自然环境的测试，并在全球300多个市场成功经历了各种气候、路况、驾驶习惯的考验，得到广泛认可。

比亚迪第六事业部IGBT芯片产品部高级研发经理吴海平

“新的IGBT 4.0芯片的出现，树立了车用IGBT的新标杆”，吴海平表示。基于这个强悍的芯片，比亚迪也将会推出一系列的模块产品。在其支持下，比亚迪新一代的唐EV实现了百公里加速4.4秒、续航里程600公里（60km/小时等速续航下）的超强性能，再度确立了行业领先地位，并获得消费者的高度认可。除了对内，他们同时也强调了对外的供应。

全面搭载IGBT4.0的比亚迪车用模块

据介绍，比亚迪接下来推出750V电压的IGBT 4.0产品，服务外部市场。在他们看来，推动其车载IGBT产品对外供应有几点重要的意义。

“这首先体现在帮助其他车企降低成本；其次能够让他们的供应链安全更受保障; 第三让国内车企与比亚迪一起共同提升; 第四促进新能源汽车市场的发展。”，吴海平说。

提前布局SiC，押宝第三代半导体器件

在持续推进IGBT的同时，比亚迪也开始投入到了SiC方面的布局，瞄准产业下一个未来。

与IGBT这些硅器件相比，宽禁带半导体碳化硅(SiC)器件具备更高的击穿电场强度、高电流密度、高可靠性和导热率以及低损耗的优势，可以制造出远超相应硅基的器件。这不但让你可以轻易实现高功率设计，同时可以实现原本无法企及的效率水平。而比亚迪也在这方面下了不少功夫。

比亚迪SiC晶圆

据悉，比亚迪已投入巨资布局第三代半导体材料SiC，并将整合材料（高纯碳化硅粉）、单晶、外延、芯片、封装等SiC基半导体全产业链，致力于降低SiC器件的制造成本，加快其在电动车领域的应用。

比亚迪宣布，公司已经成功研发了SiC MOSFET（汽车功率半导体包括基于硅或碳化硅等材料打造的IGBT或 MOSFET等），有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车。预计到2023年，比亚迪将在旗下的电动车中，实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代，将整车性能在现有基础上再提升10%。

陈刚表示：“SiC MOSFET将成为比亚迪电动车性能持续迭代更新的新一代‘杀手锏’，我们期望在加速、续航等性能指标上，为广大消费者带来更多惊喜。”