新能源汽车的成本构成中，最大头当然是动力电池，第二高的就是IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）。作为与动力电池电芯齐名的“双芯”之一，占整车成本约5%左右的IGBT，正在变得越来越重要。
IGBT能有多重要？就在于，它能直接控制驱动系统直、交流电的转换，决定电动车扭矩和最大输出功率等核心指标，可谓“牵一发而动全身”。
所以，近日总投资10亿元的比亚迪IGBT项目在长沙正式动工，无疑就非常令人瞩目。据悉，该项目设计年产25万片8英寸晶圆的生产线，投产后可满足年装50万辆新能源汽车的产能需求。
如今，比亚迪IGBT芯片晶圆的产能已经达到5万片/月，预计2021年可达到10万片/月，一年可供应120万辆新能源车，也就是相当于2019年新能源汽车销量的总数。
不过，我们关心的是，对于比亚迪来说，其IGBT技术达到了什么程度？在整个IGBT格局中，比亚迪处于一个什么位置？
打破垄断
作为一种功率半导体，IGBT应用非常广泛，小到家电、大到飞机、舰船、交通、电网等战略性产业。此外，IGBT还是国家“02专项”的重点扶持项目，已经全面取代了传统的Power MOSFET，被称为电力电子行业里的“CPU”。
在新能源领域，IGBT的应用也非常重要。比如，在电动汽车的“三电”方面，TESLA的Model S使用的三相异步驱动电机，其中每一相的驱动控制需要使用28颗塑封的IGBT芯片，三相共需要使用84颗IGBT芯片。算算总量，就可知需求的庞大。此外，充电桩的核心部件也要用到IGBT芯片。
但是，长期以来，被垄断在少数IDM（Integrated device manufacturer）手上，比如英飞凌Infineon、富士电机、三菱等外资企业。
数据显示，2019年期间，英飞凌为国内电动乘用车市场供应62.8万套IGBT模块，市占率达到58%。而比亚迪供应了19.4万套，市占率达到18%。可以说，如果没有比亚迪，中国车规级IGBT芯片市场国内企业一直被“卡脖子”的局面无法缓解。这是实情。
比亚迪打破国际巨头的垄断，是值得高兴的事。不过，值得注意的是，如果按照之前2019年比亚迪IGBT自供比率约在70%(或以上)的预测，也就是接近15万套来算，对外供应的量也就是4万多套，比亚迪还是相当保守的。
所以，4月14日比亚迪宣布通过整合公司半导体业务、成立独立的“比亚迪半导体有限公司”，就是想使IGBT业务量扩大，提升其商业前景。根据中金公司的预计，比亚迪半导体拆分上市后市值可达300亿元，无疑也只有外供IGBT才能带来如此效益。
按照2018年的相关统计，在一辆纯电动汽车中，IGBT约占驱动电机系统成本的一半，而驱动电机系统占整车成本的15~20%，也就是说IGBT占整车成本的7~10%。而据中信证券报告显示，IGBT目前在插电混动车型上约占2500~3500元成本，A级以上纯电动车IGBT单车成本在2000~4000元，豪华车相对高一点，在5000元以上。
而且，中信证券认为，全球电动车高增长（尤其是A级以上车型）将带动IGBT需求放量，2020年行业空间约97亿元，预计2025年有望达到370亿元，年复合增长率超过30%。所以说，如果比亚迪IGBT销量扩大，收益当然可观。
据悉，比亚迪下一步的规划是让IGBT的外供比例争取超过50%。而之前比亚迪的孤单，显示出关键零部件领域自主品牌的技术弱势,现在局面有所缓解。不过，如果我们从国际IGBT技术发展趋势来看，比亚迪还得加快步伐。
竞争的格局
之前，比亚迪已经在秦、唐等多个车型中采用自主研发的IGBT，但直到2018年9月，才第一次对外宣布。从专利数量来说，截至2018年11月，比亚迪在该领域累计申请IGBT相关专利175件，其中授权专利114件。
截至目前，比亚迪车用IGBT装车量已累计超过60万只。如果我们光看比亚迪的报道，自豪感会油然而生。但是，放眼望去，比亚迪面对的都是强手。
从IGBT的应用电压来看，汽车主要是600V到1200V之间，这个区间里英飞凌Infineon具有压倒性优势，安森美虽然在600V-1200V领域也有市场，但主要是非车载领域。而三菱和富士电机瓜分了日本市场，丰田混动所用的IGBT全部内部完成，有自己完整的IGBT生产供应链。
江山代有才人出，除了这几家巨头，根据IHS Markit的最新报告，一家2018年度IGBT模块全球市场份额占有率排名第8位、唯一进入世界排名TOP10的中国企业——斯达半导（603290），也已成为比亚迪的劲敌。
根据上市刚刚两个月的斯达半导的年报，其去年生产的车规级 IGBT 模块已经配套了超过 20 家车企，合计配套超过16万辆新能源汽车（而根据NE时代的统计，2019年斯达供应了17,129套IGBT模块，市占率1.6%。）如果加上在工业控制及电源行业、变频白色家电及其他行业的应用，斯达半导的IGBT营收已经超过了比亚迪半导体。
不仅如此，就IGBT技术实力来看，比亚迪发展到了IGBT 4.0（相当于国际第五代），而斯达半导已经发展到了第六代，该公司基于第六代Trench Field Stop技术的650V/750V IGBT 芯片及配套的快恢复二极管芯片，已在新能源汽车行业实现应用。
从全球看，IGBT目前已经发展到7.5代，第7代由三菱电机在2012年推出，三菱电机目前的水平可以看作7.5代，而比亚迪2018年12月12日才发布IGBT 4.0技术（也就是国际上第五代技术），所以说，目前的差距还是很大的。
差距有多大？
不过，IGBT技术目前接近封顶也是公认的。当今科技日新月异，IGBT的战场之外，下一代争夺将在SiC（碳化硅）技术上。丰田汽车就表示过:“SiC具有与汽油发动机同等的重要性。”
其实，碳化硅（SiC）是一种广泛使用的老牌工业材料，1893年已经开始大规模生产了。作为第三代半导体材料，发展潜力巨大。而且，SiC技术已经在日本全面普及，无论三菱这样的大厂还是富士电机、Rohm这样的小厂，都有能力轻松制造出SiC元件。
鉴于SiC的重要性,丰田的策略是完全自主生产。实际上，丰田从上世纪80年代就开始了SiC的研究,领先全球30年。到2014年，丰田已经能试产关键的SiC基板。
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这里说句题外话，SiC基板是关键，而落后日本企业很多的英飞凌，2016年7月决定收购的美国CREE集团旗下电源和RF部门(“Wolfspeed”),核心就是SiC基板技术。不过，最终被美国的外国投资委员会（CFIUS）以关系到国家安全的原因否了。
目前，比亚迪也已研发出SiC MOSFET。预计到2023年，比亚迪将采用SiC基半导体全面替代硅基半导体，这样的话，整车性能在现有基础上可以再提升10%。除了驱动效率提高，SiC MOSFET体积可以减少70~80%，这也是业内公认的，SiC是新能源车提高效率最有效的技术。
当然，光芯片提升还不行，整合材料（高纯碳化硅粉）、单晶、外延、芯片、封装等SiC基半导体全产业链也要跟进，才能进一步降低SiC器件的制造成本，加快其在电动车领域的应用。
所以，从技术上来说，比亚迪要追赶的路还很长。而且相对于斯达半导的全球化业务，比亚迪IGBT的国外业务还有待展开。不过相比较而言，比亚迪在国内自主品牌中还是取得了一定的优势，就像华为手握芯片终极武器一样。面对汽车行业百年未有之变局，技术驱动将重新构建行业格局，无疑是没错的。
文/王小西
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本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
作为中国最早涉足新能源 汽车 领域的民营车企，比亚迪从一开始就没有将自己局限为一家整车制造企业。
对新能源 汽车 产业链的 深度垂直整合 ，是比亚迪在国内 汽车 产业立足的一大特色。
从 2019 年 3 月至 2020 年 4 月期间，比亚迪利用一系列的拆分与整合将其自有的新能源 汽车 核心供应链进行了大幅重构，其中就包括 5 家弗迪系公司以及一家专攻半导体技术的公司——「 比亚迪半导体 」。
关于 5 大弗迪系公司，我们先按下不表，今天重点来聊聊新近拆分的「比亚迪半导体」。
1.27 亿元融资，1 年内估值翻 4 番，比亚迪半导体为什么金贵？
2020 年 4 月，比亚迪通过对比亚迪微电子等公司的一系列股权转让和业务划转，重组成立了一家名为「比亚迪半导体」的公司。
「比亚迪半导体」由比亚迪微电子、宁波比亚迪半导体以及广东比亚迪节能 科技 三合一而成，同时还吸纳了惠州比亚迪实业的智能光电、LED 光源和 LED 应用相关业务。
随后在 5 月和 6 月，比亚迪半导体先后在 A 轮和 A+ 轮融资中拿下了总计约 27 亿人民币的巨额投资。
在拿下这两轮融资前，比亚迪半导体的官方估值为 75 亿 人民币。
而根据前不久中金对比亚迪半导体给出的最新估值已经高达 300 亿 人民币。
在比亚迪半导体的 A 轮与 A+ 轮投资方中，既有长于资本运作的红杉资本、中金资本、国投创新等机构；也有如北汽产投、上汽产投、中芯国际、ARM、小米等产业资本。
两轮融资中，超过 30 家机构的 44 名投资主体成为比亚迪半导体的外部股东，这部分股东目前持有该公司约 28% 的股份，剩余股份则全部归属于比亚迪。
这也意味着比亚迪仍然享有对这家公司的绝对控制权。
7 月，有媒体报道，比亚迪有意推动比亚迪半导体独立上市，传闻称将登陆 科创板 或 创业板 。
2.IGBT：电动车的「心脏」
重组后的比亚迪半导体，其主要业务覆盖功率半导体、智能控制 IC、智能传感器和光电半导体的研发、生产和销售，而且拥有包含芯片设计、晶圆制造、封装测试和下游应用在内的系统化能力。
在比亚迪半导体的众多产品中，最为核心的莫过于 车规级 IGBT 芯片 和 模块 。
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）全称「绝缘栅双极晶体管」，是一种大功率的电力电子器件，也是新能源 汽车 电控系统非常核心的组件。
它能够直接控制直、交流电的转换，决定驱动系统的扭矩（ 汽车 加速能力）、最大输出功率（ 汽车 最高时速）等。
另外，因为车辆电控系统的能耗主要来自逆变器控制器部分，而逆变器控制器损耗的 70% 又来自开关部分，也就是最核心的元件 IGBT。
所以， IGBT 的效率也间接影响车辆的续航里程。
作为 IGBT 模块的核心， IGBT 芯片 与 动力电池电芯 并称为电动车的「双芯」，其成本占整车成本的 5% 左右。
如果以整个 IGBT 模块的成本来计算，这个数值要提升至 7% 以上。
以特斯拉 Model S 为例，其使用三相异步驱动电机，其中每一相的驱动控制都需要使用 28 颗塑封的 IGBT 芯片，三相共需要使用 84 颗 IGBT 芯片。
在比亚迪半导体推出真正可量产的车规级 IGBT 之前，国内的车用 IGBT 供应 90% 以上都依赖于国际巨头，比如英飞凌、安森美、三菱、富士通等等。
这些年，包括比亚迪半导体、斯达半导在内的国产供应商发力追赶。
以 2019 年的数据为例：
全球第一大 IGBT 供应商英飞凌为中国的电动乘用车市场供应了约 62.8 万套 IGBT 模块，市场占有率接近 60%。
而比亚迪半导体则供应了接近 20 万套，市占率约为 20% 。
比亚迪半导体在 IGBT 领域的进展，背后是比亚迪长达 15 年的投入。
比亚迪半导体走到今天，也离不开王传福在 2008 年顶着巨大压力做出的一个决定。
3.点石成金：王传福收购中纬积体电路
比亚迪最早在 2005 年组建研发团队，正式布局 IGBT 产业。
这个时间点距离比亚迪收购秦川 汽车 仅过去两年，这年也是比亚迪旗下首款真正意义上自研的车型——比亚迪 F3 的诞生之年。
从这点来看，比亚迪在很早就有掌握 IGBT 这个电控系统核心元件的想法，其切入口则是整套系统中最为关键的 IGBT 芯片。
2005 年前后，国内集成电路设计和生产能力都非常薄弱，比亚迪要设计 IGBT 芯片的难度可想而知。
到 2008 年，比亚迪内部研发 IGBT 芯片迟迟没有成果，而且还面临芯片设计出来怎么制造的问题。
这年，王传福看上了一家半导体制造企业—— 中纬积体电路 （宁波）有限公司。
这家公司成立于 2002 年，注册资本 1 亿美元，主要从事晶圆生产、芯片制造，在当时被称为浙江省最尖端的高 科技 项目。
宁波市政府积极引入这个项目，众多投资人更是狂热追捧。
中纬积体电路在当时之所以如此受欢迎，也是因为国内发展集成电路制造产业之心非常迫切。加之这家公司其实和台积电颇有渊源。
中纬积体电路是由台湾亚太 科技 和大茂电子共同出资成立。中纬积体电路董事长冯明宪曾任大茂电子董事长、亚太 科技 公司执行长。
上世纪 90 年代，台湾大力发展半导体产业。台积电刚成立时，台积电一厂就是台湾经济部工研院租借给其厂地，张忠谋在执掌台积电之前，就曾是工研院的院长。
2002 年 2 月台积电一厂租借到期后，台积电将厂区内的一座实验室捐给了工研院，并且将余下的晶圆厂设备卖给了冯明宪曾执掌的亚太 科技 。
这批二手设备正好成为了中纬积体电路创立的基础，但也给这家公司后来的发展埋下了隐患。
经过从 2002 年到 2008 年五年多的发展，中纬积体电路并没有成长为外界期望的半导体制造明星公司，而是一步步走向衰落。
其最大的问题就是芯片生产设备老旧、设备维护费用高而致产能不足，另外就是资金短缺。
各种原因集中起来，最终导致中纬积体电路经营惨淡，走向被拍卖的结局。
2008 年，这家濒临破产的半导体企业，几乎找不到人接盘。
转机出现在这年 10 月，比亚迪王传福在众多的外界质疑声中斥资近 2 亿人民币拍下了中纬积体电路，后来这家公司就变成了「 宁波比亚迪半导体 」，现在已经被整体并入「比亚迪半导体」。
当时在外界看来，这起收购将让比亚迪至少亏损 20 亿人民币，公司股价也应声下跌。
然而，后来的事实证明，王传福这一收购决策让比亚迪的 IGBT 产品研发和制造走上了正轨。
王传福接手中纬后，将其业务整合到比亚迪生产链上，核心产品就是电动 汽车 IGBT。
就这样，比亚迪在 IGBT 芯片和器件的研发设计及生产制造端建立起了较为完整的能力。
4.IGBT 的演进方向
2009 年，比亚迪正式推出 IGBT 1.0 芯片，并且成功通过中电协电力电子分会的 科技 成果鉴定，这颗芯片推出也打破了国际巨头在这一领域的技术垄断。
随后 2012 年，比亚迪又推出了 IGBT 2.0 芯片。
基于这块芯片，比亚迪打造出了车规级 IGBT 模块，并应用在比亚迪纯电动车 e6 上。
2015 年，比亚迪又将 IGBT 芯片升级为 2.5 版本。
自研 10 年、收购中纬积体电路 7 年之后，比亚迪的 IGBT 业务不断壮大，这年其 IGBT 模块的营业额突破 3 亿人民币。
2017 年，比亚迪 IGBT 4.0 芯片研发成功，并于 2018 年 11 月正式推出车规级 IGBT 4.0 芯片。
在这款芯片的加持之下，比亚迪 IGBT 模块的综合损耗较当时市场主流产品降低了约 20%，其温度循环寿命可以做到市场主流产品的 10 倍以上。
比亚迪 IGBT 4.0 芯片
现在的比亚迪已经是全球唯二拥有 IGBT 这个电控核心元器件设计与生产能力的 汽车 厂商，另一家则是丰田。
比亚迪半导体的 IGBT 产品，除了用于比亚迪 汽车 外，还与金康 汽车 、蓝海华腾、吉泰科等多家整车、电控供应商达成合作。
今年 4 月，比亚迪总投资 10 亿 人民币的 IGBT 项目在 长沙 开工。
这个项目设计年产 25 万片 8 英寸晶圆的生产线，投产后可满足年装 50 万辆 新能源 汽车 的产能需求。
现阶段，比亚迪 IGBT 芯片晶圆的产能已经达到 5 万片/月，预计 2021 年可达 10 万片/月，一年可供应 120 万辆新能源车。
对于比亚迪半导体来说，其在 IGBT 领域所取得的成就已是过往，在这个技术迭代如此之快的领域，不进则退。
随着纯电动 汽车 性能的不断提升，其对功率半导体组件也提出了更高的要求。
作为纯电动车电机、电控系统的核心元器件，IGBT 器件的性能也需要不断演进。
现在以硅材料为基础的 IGBT 已经接近性能极限，比亚迪大规模应用的 1200V 车规级 IGBT 芯片的晶圆厚度已经减薄至 120um （约两根头发丝直径），再往下减难度极大。
对于整个行业来说，寻求性能更佳的全新半导体材料成为共识。
碳化硅 （SiC）则是最佳的后继者，也被称为第三代半导体材料。
据了解，碳化硅临界击穿场强是硅的 10 倍，带隙是硅的 3 倍，热导率是硅的 3 倍，所以被认为是一种超越硅材料极限的功率器件材料。
相关业内人士表示，相对于现在的硅基 IGBT，碳化硅基 IGBT 将会提供更低的芯片损耗、更强的电流输出能力、更优秀的耐高温能力以及缩小电控体积和重量等众多优点。
但现阶段因较高的成本费用，碳化硅基 IGBT 暂时只应用于长续航版本的纯电动 汽车 上。
比亚迪半导体作为业内的头部公司，自然看到了这一趋势，目前已经投入巨资布局碳化硅材料功率器件，加快其在电动车领域的应用。
按照比亚迪半导体的规划，到 2023 年，其将实现碳化硅对硅基 IGBT 材料的全面替代，将整车性能在现有基础上再提升 10%。
5.比亚迪半导体更大的野心
现在这个阶段，绝大多数行业都在研讨芯片国产替代的问题，所有企业都不希望像华为遭遇突然的断供和禁令，害怕被绑住手脚。
以车规级半导体为核心产品的比亚迪半导体，便是典型的 IGBT 芯片国产替代者。
以往其器件基本上供应的是比亚迪的车型产品，去年比亚迪的新能源车销量在 23 万辆左右，这个规模对于 IGBT 芯片走量其实是局限。
国内新能源 汽车 的年销量已经突破了百万台，保有量超过 400 万台。
重组之后的比亚迪半导体，其野心已不再局限于比亚迪自身，而是瞄准国内所有新能源车企，甚至是国际厂商。
而对于整个中国新能源 汽车 产业来说，新增这样一家车规级半导体供应商，意味着新能源车企有机会实现 IGBT 芯片和器件的国产化替代，毕竟目前大多数车厂依然是从国外供应商手中采购这类核心部件。
比亚迪半导体的分拆融资以及以后的上市，对于比亚迪以及中国新能源 汽车 产业发展来说，实际上是双赢。
自 2005 年开始 IGBT 的研发，到 2008 年收购芯片制造工厂中纬积体电路，再到如今开展碳化硅基 IGBT 器件的研发，比亚迪在这条道路上已经走过了 15 年。
如今的比亚迪半导体已经成长为国产第一大 IGBT 供应商，成为了抗衡国外供应商的先锋。
下一个 5 年、10 年和 15 年，比亚迪半导体还将实现哪些野望？
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