打破“一芯難求”壟斷,比亞迪發佈最新IGBT打開新“藍海”


打破“一芯難求”壟斷,比亞迪發佈最新IGBT打開新“藍海”


全球每銷售10輛乘用車,就有3輛在中國。

全球每銷售10輛新能源車,就有5輛在中國。

我國是全球汽車銷量大國,更是新能源車產銷的第一大國,推動新能源車大力發展與普及的步伐早已走在傳統汽車強國的前列。

然而,長久以來電動車的核心技術卻一直掌握在國外廠商手中。

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12月10日,伴隨著比亞迪IGBT4.0技術的發佈,一個在車規級領域具有標杆性意義的技術展現在了人們眼前,而這也意味著:我國電動車的核心技術告別了“卡脖子”時代。

小芯片,大“命脈”

什麼是IGBT?

如果說傳統燃油車的核心動力部件是發動機與變速箱,那麼在新能源車身則變成了電池、電控與電機。

相比於較為成熟的電機技術,電控和電池一直是當今制約電動車發展的兩大核心技術。

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)全稱“絕緣柵雙極型晶體管”是電控系統的核心部件,它是一種大功率的電力電子器件,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,俗稱電力電子裝置的“CPU”。

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生產中的IGBT晶圓

簡單來說,它直接影響到電動車功率的釋放速度:直接控制直、交流電的轉換,同時對交流電機進行變頻控制,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,被稱為電力電子裝置的“CPU”。

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如果用金錢來衡量,那麼它約佔電機驅動系統成本的一半,而電機驅動系統佔整車成本的15-20%,也就是說IGBT佔整車成本的7-10%,是除電池之外成本第二高的元件。

用我們耳熟能詳的“續航里程”來形容,那麼它的好壞在在一定程度上影響著你的車能跑多遠、能跑多快。

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一塊IGBT模塊其實只有巴掌大小,但它卻是駕馭一臺車的“命脈”,它是電動車絕對的核心技術,但因為設計門檻高、製造技術難、投資大等因素,不少廠商與企業都對其望而卻步。

相關數據顯示,中國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。

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製造IGBT的難度極大,微米大小的微塵掉落就會造成芯片失敗

突破性發展的IGBT4.0

早在2003年就開始佈局電動車的比亞迪與技術狂人“王傳福”很早就預見了IGBT之餘電動車的重要性。

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2005年,比亞迪組建IGBT研發團隊,正式進軍IGBT產業;

2007年,建立IGBT生產線

2008年,比亞迪收購寧波中緯半導體晶圓廠;

2009年,比亞迪IGBT芯片通過中國電器工業協會電力電子分會組織的科技成果鑑定,標誌著中國在IGBT芯片技術上實現零的突破,真正打破了國際巨頭的技術壟斷;

2010年,自助研發IGBT產品批量供應新能源汽車F3DM(秦)

2011年,自主研發IGBT1.0芯片在純電動車E6上批量裝車;

2012年,IGBT2.0芯片研發成功;

2015年,IGBT2.5芯片研發成功,首款大巴專用IGBT模塊研發成功;

2017年,IGBT4.0芯片研發成功,首款雙面水冷LGBT研發成功;

2018年,搭載IGBT2.5芯片的模塊開始批量外供,搭載IGBT4.0芯片的模塊順利裝車;

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經過十多年的發展,比亞迪不僅突破了晶圓設計、模塊散熱、封裝工藝和製造等關鍵技術,打破了國外專利和技術封鎖,同時也成為了中國唯一一家擁有IGBT完整產業鏈的車企:包含IGBT芯片設計和製造、模組設計和製造、大功率器件測試應用平臺、電源及電控等。

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電流輸出能力高15%,綜合損耗降低了約20%。

本次發佈的IGBT4.0技術則是比亞迪長期投入與堅持技術創新後的一次正名。

以諸多技術指標為例,本次推出的比亞迪IGBT4.0都要優於當前市場主流產品。例如:

1:新一代IGBR的電流輸出能力較當前市場主流的IGBT高15%(這意味著採用該技術的新能源車輛具有更強的加速能力與更大的功率輸出能力)。

2:在同樣的工況下,它的合損耗較當前市場主流的IGBT降低了約20%(這意味著,整車的電耗將得到顯著降低)。

3:在不同溫度下的循環壽命可以做到當前市場主流IGBT的10倍以上。

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比亞迪唐EV

在現實生活中,以搭載此技術的全新一代唐(試驗車)為例,在其他條件不變的情況下,僅此一項技術,就能將百公里電耗降低約3%,也就是約0.6kWh。

佈局未來,引領變革

比亞迪在功率半導體領域的願景和規劃是成為全球最大的車規級功率半導體供應商。這一點在發佈會上就所體現。

除了IGBT4.0外,此次發佈會上比亞迪還釋放出了另一則重磅消息:比亞迪已投入巨資佈局性能更加優異的第三代半導體材料SiC(碳化硅),有望於2019年推出搭載SiC電控的電動車。預計到2023年,比亞迪旗下的電動車將全面搭載SiC電控。

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功率半導體領域是一個競爭激烈且一旦投入就能難回頭的領域,對於事必躬親的比亞迪來說這意味著更大的挑戰。

因為隨著電動車性能的不斷提升,對於功率半導體組件要求也要相應提高。目前的IGBT雖然足以滿足新能源車型需求,但它也將逼近硅材料的性能極限。尋找更新半導體材料早已被提上日程。

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比亞迪SiC晶圓

目前,比亞迪成功研發的SiCMOSFET(SiC基半導體的一種)就是芯片損耗更低、電流輸出能力更強的代表之一,而它已大規模用於車載電源。

2019年底將推出的中國首輛SiC電控電動車將成為引領變革的開始,因為預計到2023年,比亞迪將在旗下的電動車中將實現SiC基車用功率半導體對硅基IGBT的全面替代,將整車性能在現有基礎上再提升10%。

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第三代半導體材料SiC

頭條說:在長期沒有回報的境地下,比亞迪依舊堅持重金投入,這源於它們對核心技術的強烈渴望與堅持。也正是因為他們的堅持,在全球電動車不斷增長的當下,過去因核心技術缺失造成的“一芯難求”正演變為因市場供應不足造成的“一芯難求”。

未來,在核心技術的加持下,我國的電動車不論是長遠發展還是走出國門都將具備較強的競爭力。

而比亞迪的“中國芯”,在今天成就了一個世界的“中國芯”。


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