总功耗降低20%，IGBT这家企业走在了最前列

电车汇消息：提到比亚迪，大家很容易联想到的就是汽车，尤其是新能源汽车。比亚迪在今年前11个月累计销售纯电动乘用车82258辆，插电混动乘用车107884辆，并且还销售了11019辆新能源商用车，可以说，在新能源汽车领域，比亚迪成绩斐然。

与其他车企不同的是，比亚迪新能源汽车的核心零部件均为自产，大到像电池、电机和电控这样的部件，小到IGBT模块，比亚迪都是自己研发的。

电池、电机、电控这些零部件的确是更多的被人提起，IGBT则很少为人所知了。在过去相当长的时间里，IGBT的核心技术始终掌握在国外厂商手里，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。

而比亚迪在十多年前就开展了这一技术的攻关，研发出了自己的IGBT，打破国际巨头对的技术垄断；昨日（12月10日），比亚迪又在宁波发布了在车规级领域具有标杆性意义的 IGBT4.0 技术，再次将堪称电动车CPU的核心技术带到了“聚光灯”下。据电车汇了解，比亚迪是目前中国第一家实现车规级 IGBT 大规模量产、也是唯一一家拥有 IGBT 完整产业链的车企。

IGBT在电动汽车上的用途

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 全称“绝缘栅双极型晶体管”，是一种大功率的电力电子器件，主要用于变频器逆变和其他逆变电路，将直流电压逆变成频率可调的交流电。对于电动车而言，IGBT 直接控制驱动系统直、交流电的转换，同时对交流电机进行变频控制，IGBT的好坏直接决定了车辆的扭矩和最大输出功率。

简单来讲，IGBT是车内电能的转换器，把电池系统的电能转换成适合的大小从而来驱动各个零部件（包括电机、空调等等）的工作，对于提高车辆的用电效率能起到关键的作用。

IGBT的技术难点

IGBT的研发制造难度极高。IGBT芯片仅有人的指甲大小，但却要在其上蚀刻十几万乃至几十万的微观结构电路，仅能在显微镜下查看。

IGBT芯片设计难度高。IGBT虽然是一个开关器件，但涉及到的参数多达十几个，很多参数之间是相互矛盾，需要根据应用折衷考虑。

晶圆制造工艺难度大。最主要体现在薄片加工处理上。采用最新的1200V FS技术的IGBT，需要将晶圆减薄到120um（约两根头发丝直径）的厚度，再进行10余道工序加工。

晶圆制造的厂房洁净度要求非常高，需要一级净化。一个零点几微米的微尘掉落在晶圆上，就会造成一颗IGBT芯片失效。

比亚迪IGBT的研发历程

长期以来，IGBT的核心技术始终掌握在国外厂商手里。为了攻克这些技术难题，比亚迪率先开展了相关研究。

昨晚比亚迪发布的 IGBT 4.0 已经可以达到与国际主流水平一较高下的水平了。而回顾比亚迪 IGBT 的研发历程，从 2005 年开始，到今年已经走过了 13 个年头。用比亚迪第六事业部总经理陈刚的话来说，IGBT 并不是靠砸钱就能砸出来的。

2005 年比亚迪组建 IGBT 研发团队，正式布局 IGBT 产业；

2007 年建立 IGBT 模块生产线，完成首款电动汽车 IGBT 模块样品组装；

2008 年投资建立晶圆工厂，同一年比尔盖茨到访了解比亚迪 IGBT 产品；

2009 年比亚迪 IGBT 1.0 芯片研发成功，通过中国电力电子协会组织的科技成果鉴定；

2010 年自主研发的 IGBT 产品批量供货给自家的新能源汽车 F3DM；

2011 年自主研发的 IGBT 芯片开始在纯电动汽车e6上批量装车；

2012 年全球首创将航空航天级 AlSiC（碳化硅铝）材料大批量用于车用 IGBT 模块，同年 IGBT 2.0 芯片成功；

2013 年搭载 IGBT 2.0 芯片的模块通过汽车全面认证；

2014 年搭载 IGBT 2.0 芯片的模块在e6、K9等新能源车型上批量装车；

2015 年 IGBT 芯片研发成功，首款大巴专用IGBT模块研发成功；

2016 年搭载 IGBT 2.5 芯片的模块批量装车，同年IGBT模块工厂通过标准认证；

2017 年 IGBT 4.0 芯片研发成功，同年首款双面水冷IGBT模块研发成功；

2018 年搭载 IGBT 2.5 芯片的模块开始批量外供，同年搭载IGBT 4.0芯片的模块顺利装车；

2019 年将推出搭载SiC（碳化硅）电控的电动车；

目前，比亚迪是中国唯一一家拥有IGBT完整产业链的车企：包含IGBT芯片设计和制造、模组设计和制造、大功率器件测试应用平台、电源及电控等。

比亚迪打破IGBT市场格局

相关数据显示，传统IGBT市场90%已经被欧美、日本国际巨头占据。大多数IGBT厂商都涉足该领域有数十年之久。国外研发IGBT器件的公司主要有英飞凌、ABB、三菱、西门康、日立、富士、TOSHIBA、IXYS和APT公司等，其IGBT技术成熟，已实现了大规模商品化生产，IGBT产品电压规格涵盖600V-6500V，电流规格涵盖2A-3600A，形成了完善的IGBT产品系列。其中，西门康、仙童（被安森美收购）等企业在1700V及以下电压等级的消费级IGBT领域处于优势地位；ABB、英飞凌、三菱电机在1700V-6500V电压等级的工业级IGBT领域占绝对优势，3300V以上电压等级的高压IGBT技术更是被英飞凌、ABB、三菱三家公司所垄断，它们代表着国际IGBT技术最高水平。

然而，此次比亚迪推出的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。

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。

掌握核心技术的带来的优势

得益于较早进行电动汽车相关核心技术的研发，比亚迪的很多市场策略都走在了行业前列。

2008年，比亚迪推出全球首款量产的插电式混合动力汽车F3DM。这是全球第一款上市的不依赖专业充电站的双模电动车，搭载了全球首创的双动力混合系统（EV+HEV）。

2010年5月，850辆比亚迪e6纯电动出租车陆续在深圳投放运营，成为国内首个批量投入运营的纯电动出租车队。2017年底，深圳已累计推广应用纯电动出租车近1.3万辆，占全市所有出租车近65%，成为全球纯电动出租车规模最大、应用最广的城市。

2010年5月，约800辆K9纯电动巴士开始陆续在深圳投放。至2017年12月，深圳推广各类纯电动巴士16359辆，除保留少部分非纯电动车作为应急运力外，实现了全市专营公交车辆的电动化。近8年间，行驶路程最长的比亚迪电动巴士已经运行了423595公里，相当于深圳往返宁波192次。2014-2017年，比亚迪连续四年位居纯电动大客车（长度为10米及以上）全球销量第一。

比亚迪在IGBT领域取得的成就让电动汽车的这一核心技术不再受制于人，而今IGBT4.0的推出，不仅能够支撑比亚迪汽车在各项性能上领先，也让中国的新能源汽车产业有了更多底气。

文章摘自电车汇  20181211 发自北京