寧波比亞迪半導體公司的生產車間內，所有的工作人員都被白色防塵服嚴實包裹，只能露出一雙眼睛，彼此交流不多，各自穿梭忙碌在精密儀器之間，像極了科幻電影中的一幕。
這家半導體公司隸屬於比亞迪的第六事業部，用以生產新能源汽車的電控芯片IGBT，IGBT的晶圓、模組等組成部分都對工作環境提出了極高要求。
“我們工廠無塵要求十分嚴苛，每英尺（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，連洗手檯的水都是經過20道工序過濾，只保留了氫原子和氧原子的超純水。”現場工作人員介紹道。
IGBT是英文Insulated Gate Bipolar Transistor（絕緣柵雙極型晶體管芯片）的縮寫，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，被稱為電力電子裝置的“CPU”，可以直接控制直、交流電的轉換，決定驅動系統的扭矩（直接影響汽車加速能力）、最大輸出功率（直接影響汽車最高時速）等性能。
12月10日，比亞迪宣佈研發出新一代車規級產品IGBT4.0，在芯片損耗和溫控能力兩大關鍵指標上，均取得突破。
“新能源汽車的核心要素是電流，IGBT的角色正是調節和控制電流。”比亞迪第六事業部兼太陽能事業部總經理陳剛總結道，“相當於動力電池產生了電，而IGBT馴化了電。”
官方資料顯示，比亞迪在2003年進軍新能源汽車，2005年投入IGBT芯片研發，而在2008年10月，比亞迪通過收購寧波中緯半導體晶圓廠，走向IGBT生產之路。
近幾年，中國新能源汽車發展迅猛，IGBT已經出現供不應求局面。今年3月，上汽與德國半導體巨頭英飛凌以51：49股比成立合資公司，生產並面向中國市場供應IGBT。已在半導體領域佈局多年的比亞迪自然不甘繼續沉默。
新能源汽車供應鏈上的新蛋糕
2018年來，新能源汽車一直保持較為高速的發展。12月10日，全國乘用車市場信息聯席會（以下簡稱“乘聯會”）發佈了11月我國乘用車產銷數據。11月的新能源車批發銷量達到13.6萬輛，環比增長19.1%，同比增長69%；其中插混同比增長87%，純電動同比增長65%。1~11月新能源乘用車批發88萬輛。
中國新能源汽車的快速增長，已經推動國產動力電池公司寧德時代和比亞迪在全球裝車量中長期雄踞前三。而容易被人忽視的一個市場是，在新能源汽車成本結構中，IGBT也佔據著5%的比例，僅次於動力電池。
除了成本比重高，IGBT的功能角色也相當關鍵，其為能源變換與傳輸的核心器件，採用IGBT進行功率變換，能夠提高用電效率和質量，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關鍵技術。
有業內人士指出，“對新能源車來說，電池、VCU、BSM、電機效率都缺乏提升空間，最有提升空間的當屬電機驅動部分，而電機驅動部分最核心的元件IGBT則是最需要重視的。”
而且，隨著新能源汽車保有量上升，在車輛電控系統、充放電結構，以及充電樁當中，IGBT都會大有用武之地。
就行業現狀來看，IGBT市場一直被國際巨頭壟斷，90%的份額掌握在英飛凌、三菱等海外巨頭手中。
但目前困擾IGBT市場的問題，恰恰是產能不足。據業內人士透露，英飛凌IGBT的交付週期已經達到12個月，國內不少新能源車企的車輛交付因此受到影響。
“在產能方面，新能源汽車的發展會受限於電池以及IGBT產品的產能現狀。”比亞迪第六事業部兼太陽能事業部總經理陳剛介紹道。
而這或許已經成為比亞迪，乃至上汽等國內車企的掘金機會。
“今年年底，比亞迪寧波IGBT工廠的產能是月產5萬片晶圓，而到2020年，將實現月產10萬片晶圓，也就是年產120萬的產能。”陳剛說，“因此，比亞迪決定從自給自足，開始面向全行業進行開放。”
據透露，2019年，比亞迪將拿出部分產能面向其他新能源汽車廠商供應。
佈局IGBT前端技術，做汽車界的“高通”
集成半導體行業一直是國內企業的弱項，但是在IGBT所屬的功率半導體行業，比亞迪則有信心在全球市場與德國、日本形成三足鼎立局面。
據陳剛介紹，投入10餘年研發後，比亞迪推出的IGBT4.0已經在損耗和溫控能力兩大關鍵指標上均取得突破。例如，在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，採用比亞迪的IGBT4.0，較採用當前市場主流的IGBT，百公里電耗少約3%。”
而在溫度循環能力方面，IGBT4.0產品模塊的溫度循環壽命可以做到當前市場主流產品的10倍以上。
電流輸出能力方面，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。
當然，技術的突破背後是工藝的突破。據鈦媒體瞭解，目前比亞迪已經開始大規模應用1200V電壓的車規級IGBT芯片，而採用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。
據悉，當前IGBT主要的材料方案是硅基IGBT，而比亞迪已經在第三代半導體SiC（碳化硅）的研發中進行大量投入。據悉，碳化硅IGBT能夠做到損耗更低、電流輸出能力更強。
特斯拉Model 3即採用了與意法半導體聯合開發的的650v 碳化硅功率器件Mosfet， 相比Model S採用的IGBT，實現了5-8%逆變器效率提升，這為Model 3的續航能力提升帶來不小幫助。
陳剛向鈦媒體表示，比亞迪基於碳化硅材料的IGBT芯片已大規模用於車載電源, 有望於2019年將推出搭載SiC電控的電動車不過，性能增強對應的是成本提升。
據悉，碳化硅IGBT比目前的硅基IGBT的成本高出8-10倍。但陳剛告訴鈦媒體，在成本控制上，比亞迪有獨有優勢。
“碳化硅IGBT成本高的原因主要有兩個，一個是良率低，一個是沒有規模化應用。”陳剛說，“價格和規模化應用是互相矛盾的，而比亞迪擁有從動力電池、電控系統到新能源汽車的完整上下游配合，可以幫助碳化硅IGBT降低成本。”
陳剛預計，2023年，採用SiC基的半導體將全面替代硅基半導體（如硅基IGBT）。
而談到在半導體之路上的探索目標，陳剛表示，“我們立志於使比亞迪功率半導體芯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。” （本文首發鈦媒體，作者/李勤，編輯/趙宇航）
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