【EV視界報道】幾乎所有人都知道，三電系統(tǒng)作為新能源汽車最關鍵的核心技術，已經成為了能否保持新能源汽車繼續(xù)快速發(fā)展的重要因素。而相比于已經逐漸被消費者所熟悉的動力電池技術外，在新能源汽車中還有一個十分重要的關鍵組件，它就是“IGBT”。但是，就是這樣一個關鍵組件，由于在國內的發(fā)展嚴重滯后，所以導致中國IGBT市場90%的份額掌握在一些海外巨頭手中。

不過，隨著當前自主品牌的不斷發(fā)展，這種局面已經發(fā)生了悄然變化。12月10日，比亞迪在寧波發(fā)布了在車規(guī)級領域具有標桿性意義的IGBT 4.0技術，再一次展示出其在電動車領域的領先地位。而這也意味著，比亞迪在汽車能源變革的關鍵時期，已經將主動權牢牢掌握在自己手中。

IGBT技術落后制約了新能源汽車的大規(guī)模商業(yè)化

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），中文名稱為絕緣柵雙極型晶體管，是影響電動車性能的關鍵技術，成本占整車成本的5%左右，是除了電池之外成本第二高的核心元件。其作為一種大功率的電力電子器件，應用于軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車、新能源裝備以及工業(yè)領域，主要作用是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，因此也被稱為電力電子裝置的“CPU”。

IGBT沒有放大電壓的功能，導通時可以看做導線，斷開時當做開路，因此也可以理解為一個“非通即斷”的開關。采用IGBT進行功率變換，能夠提高用電效率和質量，對于純電動車而言，IGBT的使用有助于降低能耗，提升續(xù)航里程。

但是，就是這個關鍵技術，生產工藝要求十分嚴格，不僅工藝流程復雜，更要求極致的精密操作，長期以來，IGBT芯片設計門檻高，資本投入高，生產流程復雜，需要完善的專業(yè)人才儲備，使得IGBT只有國外少數(shù)芯片廠商能夠量產。所以，我們常見的大部分自主品牌使用的IGBT只能依靠進口，因此這也是導致該技術在國內發(fā)展滯后的主要原因。

IGBT技術——新能源核心技術的“珠穆朗瑪峰”

在業(yè)內，IGBT因技術難和投資大，與動力電池一樣，被稱為新能源汽車核心技術的“珠穆拉瑪峰”，長期以來制約了新能源汽車的大規(guī)模商業(yè)化。而總結起來，其難點主要存在于芯片和模塊。

IGBT的尺寸僅有指甲大小，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。而且其雖然是一個開關器件，但涉及到的參數(shù)多達十幾個，很多參數(shù)之間是相互矛盾，需要根據(jù)應用折衷考慮。

另外，其晶圓制造工藝難度也非常大，主要體現(xiàn)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(fā)絲直徑）的厚度，再進行10余道工序加工。而且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。

而在模塊設計難方面，IGBT需要考慮材料匹配、散熱、結構、功率密度、外觀、重量等多項指標。而在模塊的制造中，大面積芯片的無空洞焊接（無空洞焊接需要在1mBar <即0.1Kpa>的高真空下進行；與之相比，海平面的標準大氣壓的值為101.325kPa）、高可靠性綁線工藝和測試等也都是難點。因此綜合來看，IGBT的研發(fā)并不是一朝一夕就能完成的，需要克服很多困難。不過，目前比亞迪已經實現(xiàn)了車用IGBT芯片的自主研發(fā)，并且經過多年的努力，大幅提升了良率，保障了品質穩(wěn)定性，使得這項技術得以全面應用。

十余年耕耘比亞迪成為車規(guī)級IGBT的標桿

據(jù)相關統(tǒng)計，從2015到2017年，比亞迪電動車的銷量已經連續(xù)三年位居全球第一。而取得如此優(yōu)異成績的背后與比亞迪在IGBT等核心技術領域的超前布局密不可分。

作為國內新能源汽車領域的領軍品牌，比亞迪早在十多年前就已經默默布局電動車的核心技術，并且一開始就密切關注IGBT等電動車核心技術的自主研發(fā)和創(chuàng)新。目前，比亞迪已經陸續(xù)掌握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、電源及電控等環(huán)節(jié)，是中國唯一一家擁有IGBT完整產業(yè)鏈的車企。而經過10余年的技術積累，比亞迪IGBT不斷迭代更新。此次推出的比亞迪IGBT4.0，便已經在諸多關鍵技術指標上都優(yōu)于當前市場主流產品。

其中，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%。而且其產品模塊的溫度循環(huán)壽命可以做到當前市場主流產品的10倍以上。另外，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。

而除了上述優(yōu)勢之外，比亞迪認為，隨著電動車性能不斷地提升，對功率半導體組件也將提出更高的要求，因此當下的IGBT也將逼近硅材料的性能極限。據(jù)悉，比亞迪已投入巨資布局第三代半導體材料SiC，并將整合材料（高純碳化硅粉）、單晶、外延、芯片、封裝等SiC基半導體全產業(yè)鏈，致力于降低SiC器件的制造成本，加快其在電動車領域的應用。

據(jù)比亞迪表示，其已經成功研發(fā)了SiC MOSFET（汽車功率半導體包括基于硅或碳化硅等材料打造的IGBT或MOSFET等），并且有望于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(xiàn)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(xiàn)有基礎上再提升10%。

編輯點評：在過去相當長的時間里，IGBT的核心技術始終掌握在國外廠商手里，中高端IGBT市場90%的份額被國際巨頭壟斷，導致“一芯難求”，成為制約我國電動車行業(yè)健康、快速發(fā)展的主要瓶頸。而比亞迪打破國際巨頭對IGBT的技術壟斷，助力我國電動車的快速發(fā)展。今天，比亞迪推出了全新的車規(guī)級IGBT4.0，為我國汽車產業(yè)的換道超車，提供強大的“中國芯”。因此，我們也有理由相信，在未來比亞迪將為我們帶來更多驚喜。