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十三载攀汽车芯片“珠峰” 比亚迪欲以第三代半导体掀电动车变革

2018-12-10 21:17
来源: 大众证券报
编辑:东方财富网

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  12月10日,比亚迪在宁波发布了在车规级领域具有标杆性意义的IGBT4.0技术,再一次展示出其在电动车领域的领先地位。这一晚,比亚迪将IGBT这个长期游离于人们视野、但又堪称电动车CPU的核心技术带到了“聚光灯”下。

  IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)全称“绝缘栅双极型晶体管”,其芯片与动力电池电芯并称为电动车的

  “双芯”,是影响电动车性能的关键技术,其成本占整车成本的5%左右。对于电动车而言,IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换,决定了车辆的扭矩和最大输出功率等。得益于在IGBT等核心技术领域的强大实力,比亚迪电动车的超凡性能得以落地并具备持续迭代升级的能力。

  作为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,此次发布会上,比亚迪还释放了另一重磅消息:比亚迪已投入巨资布局性能更加优异的第三代半导体材料SiC(碳化硅),有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车。预计到2023年,比亚迪旗下的电动车将全面搭载SiC电控。

  比亚迪推出IGBT4.0,引领车规级功率半导体发展

  IGBT属于汽车功率半导体的一种,因设计门槛高、制造技术难、投资大,被业内称为电动车核心技术的“珠穆拉玛峰”。此前,该技术主要掌握在国际巨头手中。

  制造IGBT难度极大,在大规模应用的1200V车规级IGBT芯片的晶圆厚度上,比亚迪处于全球先进水平,可将晶圆厚度减薄到120um(约两根头发丝直径)。

  经过10余年的技术积累,比亚迪IGBT不断迭代更新。此次推出的比亚迪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。以比亚迪全新一代唐为例,在其他条件不变的情况下,仅此一项技术,就成功将百公里电耗降低约3%。

  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。此前,比亚迪电动车就以其优异的性能与稳定的可靠性,完成了从新疆吐鲁番的高温,到北欧的极寒、再到西藏高原的高海拔等全球最严苛自然环境的测试,并在全球300多个市场成功经历了各种气候、路况、驾驶习惯的考验,得到广泛认可。

  厚积薄发,打造电动车性能标杆

  在刚刚结束的2018广州车展上,比亚迪全新一代唐EV正式对外预售。其百公里加速4.4秒、续航里程600公里(60km/小时等速续航下)的超强性能再度确立了行业领先地位,并获得消费者的高度认可,预售当天的订单便突破2000辆。

  中国科学院院士、国家863“节能与新能源汽车”重大项目专家组组长欧阳明高曾评价,比亚迪全新一代唐“已经可以与世界上任何一家车企的电动汽车技术相较量,代表了当前电动汽车制造的最高水准”。

  市场和行业的认可,离不开比亚迪IGBT等核心技术的加持。得益于比亚迪IGBT在芯片损耗、电流输出能力等方面的优异性能,比亚迪插电式混合动力汽车,率先搭载了“542”黑科技——“百公里加速5秒以内、全时电四驱、百公里油耗2升以内”。

  从2015到2017年,比亚迪电动车的销量已经连续三年位居全球第一。这与比亚迪在IGBT等核心技术领域的超前布局密不可分。

  十多年前,在外界还不看好电动车前景的时候,“技术狂人”王传福就默默布局了电动车的核心技术。作为2003年才进入汽车行业的新玩家,比亚迪从一开始就密切关注IGBT等电动车核心技术的自主研发和创新。

  2005年,比亚迪组建自身研发团队,投入重金布局IGBT产业。

  2009年9月,比亚迪IGBT芯片通过了中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定,打破了国际巨头的技术垄断。

  目前,比亚迪已经陆续掌握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、电源及电控等环节,是中国唯一一家拥有IGBT完整产业链的车企。

  提前布局SiC,比亚迪欲再度引领电动车变革

  “驯服”了IGBT,比亚迪又将目光投向了更远的未来。

  虽然在未来较长一段时间内,IGBT仍将供不应求。但比亚迪也已预见到,随着电动车性能不断地提升,对功率半导体组件提出了更高的要求,当下的IGBT也将逼近硅材料的性能极限。寻求芯片损耗更低、电流输出能力更强、更耐高温的全新半导体材料,已成为学界和业界的普遍共识。

  据悉,比亚迪已投入巨资布局第三代半导体材料SiC,并将整合材料(高纯碳化硅粉)、单晶、外延、芯片、封装等SiC基半导体全产业链,致力于降低SiC器件的制造成本,加快其在电动车领域的应用。

  此次发布会上,比亚迪宣布,已经成功研发了SiC MOSFET(汽车功率半导体包括基于硅或碳化硅等材料打造的IGBT或

  MOSFET等),有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车。预计到2023年,比亚迪将在旗下的电动车中,实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代,将整车性能在现有基础上再提升10%。

  比亚迪第六事业部兼太阳能事业部总经理陈刚表示:SiC

  MOSFET将成为比亚迪电动车性能持续迭代更新的新一代‘杀手锏’,我们期望在加速、续航等性能指标上,为广大消费者带来更多惊喜。

  以技术创新,助力中国汽车产业“再向上”

  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。

  根据世界三大电子元器件分销商之一富昌电子(Future Electronics

  LTD)的统计,2018年,车规级IGBT模块的交货周期最长已经达到52周(IGBT的交货周期正常情况下为8-12周)。而2018-2022年,全球电动车年复合增长率达30%,但同期车规级IGBT市场的年复合增长率仅为15.7%。可以预见,未来几年全球车规级IGBT市场的供应将愈加紧张。

  在功率半导体等核心技术的加持下,比亚迪在过去的三年位居全球电动车销量第一,并助推我国电动车行业高速发展——正是在这三年,我国电动车产销量持续领跑全球、保有量全球占比超过50%。

  十多年前,比亚迪打破国际巨头对IGBT的技术垄断,助力我国电动车的快速发展;今天,比亚迪推出了全新的车规级IGBT4.0,为我国汽车产业的换道超车,提供强大的“中国芯”。未来,伴随着比亚迪SiC的推出与大规模应用,我国汽车产业的“再向上”将获得新的助推力。

(文章来源:大众证券报)

(责任编辑:DF406)

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