晶片生產商比亞迪

昨天比亞迪在寧波開了一場發布會，沒發新車，發了一款晶片。

像比亞迪這樣的車企確實挺「奇葩」的，從數位 3C 的電池到汽車動力電池，再到整車製造，無所不通。

比亞迪再次刷新了坊間對其公司業務的認知，比如說不聲不響弄個晶片。

這塊晶片有個並不太好讀的縮寫 IGBT，全拼和中文名是這樣的 Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管晶片。

先交代一下，這不是比亞迪的發明，你馬路上見到的新能源車上都搭載了 IGBT，但供應廠商無非就德、日、中三國那麼幾家。

為數不多主機廠里頭自主在研發 IGBT 的，除了比亞迪，豐田算一個，其餘基本都依賴英飛凌等供應商。

一般主機廠「越俎代庖」幹了供應商的活兒，原因很簡單，關鍵零部件不想被供應商「掐住」脖子，同時做到成本可控。

從手機 PC 到現在的汽車，晶片之爭格外激烈，不少國產品牌喊出了「國產芯」的口號，為了這個目標，比亞迪在半導體行業已經努力了十餘年。

IGBT，電動汽車的「命根子」

對於電動車而言，IGBT 直接控制驅動系統直、交流電的轉換，決定了車輛的扭矩和最大輸出功率等。在車內，IGBT 晶片的重要性不亞於電池電芯。

了解電車結構的人肯定知道，電車不是想像中的接電就走，電控系統格外重要，怎麼高效地運用電能是考驗工程師的一個重要命題。

從汽車到地鐵、高鐵等軌道交通等等一切用電驅動的載具中，IGBT 無處不在，具體由封裝形式不同分為模塊和單管，最基礎的還是晶片晶圓。

很容易想像，電壓越高，對於 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」。

原理類似於喊了很多年的變頻空調，在車里頭，IGBT 也是通過改變電流的頻率來做到電機的轉速，從而輸出所需的動力。

另一方面，除了能「駕馭」電流，IGBT 還需要保證能耗。眾所周知，「發熱」是電子元器件的致命殺手，為了保證元件能夠正常運行，發熱就需要散熱，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航，所以從源頭上抑制發熱是關鍵。

無論是車輛性能還是續航表現，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 公里續航絕非偶然。

「造芯」很難，比亞迪發布的 IGBT 4.0 有什麼特點

和所有晶片一樣，IGBT 的研發製造同樣設計門檻高、製造技術難、投資大。

我們來看一下官方的「硬核」科普

晶片要求：

IGBT 晶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 晶片設計難度高：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。

晶圓製造工藝難度大：最主要體現在薄片加工處理上。採用最新的 1200V FS 技術的 IGBT，需要將晶圓減薄到 120um（約兩根頭髮絲直徑）的厚度，再進行 10 餘道工序加工。

晶圓製造的廠房潔淨度要求非常高，需要一級淨化。一個零點幾微米的微塵掉落在晶圓上，就會造成一顆 IGBT 晶片失效。

至於加裝到車里還需要考慮到模塊化等等，和數位 3C 產品「舒適」的工作環境不同，車規級晶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：

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。

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。

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。

目前比亞迪位於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，這家工廠的年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。

最後一個彩蛋是，比亞迪宣布，在材料上進一步突破，有望於 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，做到 SiC 基車用功率半導體對矽基 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