乘著新能源的東風(fēng)，國產(chǎn)IGBT由“民用”向“車用”不斷滲透

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）汽車電氣時(shí)代的到來，讓車載半導(dǎo)體的占比也發(fā)生了變化。在電動(dòng)汽車應(yīng)用中功率半導(dǎo)體用量占比由傳統(tǒng)燃油車的21%提升至了55%，成為了車用半導(dǎo)體的主要增量。在新能源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，IGBT的成本占據(jù)了整個(gè)系統(tǒng)的一半，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)又占據(jù)了將近兩成的整車成本，也就意味著一輛電動(dòng)汽車中IGBT的成本占據(jù)了整車成本的1/10。

?
圖源：比亞迪

IGBT與傳統(tǒng)功率器件相比，具有轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)熱量低、故障率低以及耐壓值高等電氣特性。在汽車電氣化的迅猛發(fā)展下，IGBT市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，車用IGBT前所未有地駛?cè)肓税l(fā)展的快車道。

縱觀國際車用IGBT市場，車用IGBT的主要供應(yīng)商主要以英飛凌、賽米控、三菱電機(jī)等國外頭部廠商為主，雖然這些企業(yè)在市場中占有著絕對的優(yōu)勢，但是國內(nèi)不少IGBT廠商正以追趕者的姿態(tài)加速前進(jìn)，力圖縮小國內(nèi)外技術(shù)的差距。其中，比亞迪、斯達(dá)半導(dǎo)、中車時(shí)代等本土玩家成功躋身全球車用IGBT市場前十。

國產(chǎn)之光——比亞迪車用IGBT

比亞迪半導(dǎo)體主要以車規(guī)級半導(dǎo)體業(yè)務(wù)為主，是國內(nèi)最早布局車規(guī)級芯片的廠商之一，IGBT是其最核心的產(chǎn)品，也是國內(nèi)唯一擁有IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈的車企，在車用IGBT領(lǐng)域比亞迪的市占率僅次于英飛凌，排名第二。

早在2020年底，比亞迪就已經(jīng)對外展示了綜合損耗、電流密度、使用壽命均高于市面上主流產(chǎn)品的車規(guī)級IGBT 4.0。截至2020年底，比亞迪車規(guī)級IGBT累計(jì)裝車量超過100萬輛。

2021年12月28日，比亞迪半導(dǎo)體高級市場經(jīng)理孫允帥對外宣稱，比亞迪基于高電流密度Trench FS的IGBT 5.0技術(shù)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并表示目前正在積極部署下一代IGBT技術(shù)。致力于通過掌握核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

據(jù)官網(wǎng)顯示，目前比亞迪的已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)IGBT裸芯片、IGBT單管以及IGBT功率模塊等。其中，IGBT模塊工作電壓實(shí)現(xiàn)了750V至1200V的覆蓋，額定工作電流在10A至950A之間，可滿足汽車應(yīng)用中大電壓與大電流的應(yīng)用需求。

雖然比亞迪的車用IGBT銷量還沒有做到全球第一，但是比亞迪的車用IGBT技術(shù)已經(jīng)做到了全球領(lǐng)先的水平。

國產(chǎn)IGBT龍頭——斯達(dá)半導(dǎo)

斯達(dá)半導(dǎo)采用IDM的生產(chǎn)模式，集研發(fā)與生產(chǎn)于一身。其中IGBT業(yè)務(wù)為主要支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)Omdia統(tǒng)計(jì)顯示，2020年斯達(dá)半導(dǎo)市場規(guī)模排名全第六，領(lǐng)先博世、ABB、日立、丹佛斯等一眾國際廠商，是國內(nèi)唯一進(jìn)入前十的企業(yè)，無疑是國內(nèi)IGBT行業(yè)的龍頭，在全球車用IGBT領(lǐng)域斯達(dá)半導(dǎo)排名第五。

在車用IGBT領(lǐng)域，斯達(dá)半導(dǎo)于2013年成功研發(fā)出車規(guī)級模塊系列產(chǎn)品，2017年研發(fā)出車用48V BSG功率組件，2019年研發(fā)出車用雙面焊接模塊系列產(chǎn)品。在車用IGBT爆發(fā)的前夜提前做好了準(zhǔn)備。在產(chǎn)品方面，目前斯達(dá)半導(dǎo)的車用IGBT模塊已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了600V至1700V的覆蓋。

隨著電動(dòng)汽車市場的快速擴(kuò)張以及車載IGBT占比的不斷提升，2021斯達(dá)半導(dǎo)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域營收達(dá)1.83億元，同比增長162.92%。

截至目前，斯達(dá)半導(dǎo)的第六代車規(guī)級1200V IGBT芯片已在12英寸產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并且第七代電壓等級為650V和750V的IGBT芯片也已經(jīng)研發(fā)成功，預(yù)計(jì)在今年可以實(shí)現(xiàn)的大批量上市。

在產(chǎn)能至上的“缺芯”浪潮中，斯達(dá)半導(dǎo)似乎意識到了產(chǎn)能的重要性，并且有意向由fabless模式向IDM模式轉(zhuǎn)型。去年6月，斯達(dá)半導(dǎo)與通過IATF 16949汽車質(zhì)量管理體系認(rèn)證的華虹簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，并大規(guī)模量產(chǎn)了12英寸車規(guī)級IGBT產(chǎn)品。通過加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作的方式，進(jìn)一步保障車用芯片市場IGBT供應(yīng)的穩(wěn)定性。

中高壓牽引逆變龍頭——中車時(shí)代

中車時(shí)代是國內(nèi)具有制備中大型車輛電機(jī)驅(qū)動(dòng)IGBT能力的兩大供應(yīng)商之一，同時(shí)也是國內(nèi)唯一能夠生產(chǎn)軌道交通、直流特高壓應(yīng)用IGBT的廠商。

作為中國軌道交通行業(yè)牽引變流系統(tǒng)的主要供應(yīng)商，在IGBT領(lǐng)域有著豐富的技術(shù)積累，如今新能源汽車賽道已將開啟，中車時(shí)代依托在該領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，積極布局新能源汽車產(chǎn)業(yè)。在國際市場中，中車時(shí)代車用IGBT排名第三。

目前中車時(shí)代的IGBT模塊產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了750V至6500V全電壓等級的覆蓋，其中車用IGBT模塊均采用自主研發(fā)的IGBT芯片。在全球車用芯片短缺，市場供應(yīng)不穩(wěn)定的大背景下，中車時(shí)代的部分車用IGBT產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)大批量供應(yīng)，并成功導(dǎo)入新能源車企供應(yīng)鏈。

去年5月，理想汽車表示，由于IGBT主要供應(yīng)商英飛凌產(chǎn)能不足的原因，理想汽車已通過匯川科技間接導(dǎo)入中車時(shí)代的IGBT產(chǎn)品，以填補(bǔ)英飛凌產(chǎn)能不足部分。同時(shí)理想汽車還表示，在后續(xù)將會(huì)降低英飛凌IGBT的用量占比。

在產(chǎn)能方面，中車時(shí)代擁有一條8英寸IGBT生產(chǎn)線，一期年產(chǎn)能12萬片IGBT芯片，同時(shí)可配套產(chǎn)出100萬只IGBT模塊。二期IGBT芯片年產(chǎn)能可達(dá)24萬片。穩(wěn)定的產(chǎn)能供應(yīng)也吸引來了廣汽、東風(fēng)等國內(nèi)車企的批量訂單。

結(jié)語

在國際IGBT市場中，雖然國內(nèi)有三家企業(yè)的市占率進(jìn)入了前十，但從市場占有率來看，還是呈現(xiàn)了英飛凌一家獨(dú)大的局面。如今新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，作為汽車核心器件用量最多的中國，有望借此機(jī)會(huì)讓本土企業(yè)在新能源賽道上脫穎而出，進(jìn)一步縮小國內(nèi)外的差距，加速國產(chǎn)替代的進(jìn)程。