多家车企受半导体芯片短缺而被迫减产，芯片的应用有多广泛？

芯片，也就是微处理器。它们能够帮助将复杂逻辑简化，因而广泛应用到了工业控制、从生产场景到消费场景，等的方方面面。

一方面，它能帮助将N层逻辑的处理简化；另一方面，它能将一对多逻辑简化。从而让人类对各类生产设备的参数设置、对各类消费电子产品的参数设置，就能变得比从前、没有采用它们的条件下，变得容易得多。

简单逻辑的微处理器，也包含纯模拟电路的集成电路；

复杂逻辑的微处理器，就需要以数字电路来构建。

因为支持复杂逻辑的微处理器，能够同时胜任简单逻辑任务，所以数字电路建构的微处理器在整个市场中占比更高、能占到绝大多数一个比例。

关于汽车中的集成电路、微处理器、或俗称“芯片”，我们得清楚一点就是，那些供应用于汽车的芯片，也不会仅仅只能用于汽车领域，通常还会有它们适用的其他行业领域。

举例来说，汽车上面负责处理车载雷达数据的芯片，那其实在其他需要处理雷达数据的场合（比如交通测速当中），也会出现同型号的芯片。

同样的，用于车载GPS数据处理的芯片，也能用于手机上的GPS数据处理。

还有比如，车载倒车影像处理芯片，车载灯光控制芯片，空调控制芯片，胎压检测芯片，多媒体播放设备中的各类解码芯片，无线收音设备的处理芯片，车内温湿度检测芯片，还有电动汽车电机控制芯片，变速箱自动调速芯片，车轮摩擦系数计算芯片，……等等不一而足。

因为供求关系持续处于变动当中，个别行业一直就存在着“热门芯片”短缺的问题：

比如在手机领域，较为高端、受到市场欢迎的ARM高通版芯片，就一直处于供应量有限、供不应求的局面当中。

还有在之前，我们PC领域知名的Intel公司，其个别爆款芯片，也因为受到市场欢迎，而经常变得供不应求。

汽车市场竟然也走到了芯片短缺的地步，一方面是全球汽车消费繁荣导致，另一方面我们也要看到，其他行业对同类芯片的需求，也可能减少电子厂能够提供给汽车厂商的芯片供给，以及在产业链上也会分流相当大一部分芯片产能。

在设计之外，我们全球芯片的制造能力（某种尺寸、某种架构之下的芯片制造能力）也都是具有“明确的饱和产能”的。

包括我们一些政府出于这样那样的原因，会对另一个政府（纳税管辖下的企业）实施种种制裁。在这种时候，我们的一些制造产能，就可能被削减，这种情况也会减少市场供给（进而导致对汽车厂商的芯片供给也相应变少）。

美国广播公司称，受疫情影响，全球半导体芯片供应短缺，汽车行业也受到影响。本月8日，福特表示，由于半导体芯片短缺，其在肯塔基州的生产线将被迫提前停产。日产还表示，半导体芯片无法满足需求，迫使他们调整日本工厂的产量。菲亚特克莱斯勒近日宣布，将暂时关闭其在加拿大安大略省的工厂，以及在墨西哥的一家小型SUV工厂。大众汽车去年12月曾表示，由于半导体芯片短缺，将调整在中国、北美甚至欧洲的生产，并将在今年一季度实施。此外，丰田、本田等车企也受到不同程度的影响。

业内人士表示，去年新冠疫情爆发导致汽车销量放缓，全球汽车制造商被迫关闭工厂，以防止病毒传播。此外，随着人们在家工作，智能手机和电脑所用芯片的市场需求不断增加，因此半导体芯片企业将生产重点转向消费电子领域。当汽车制造商开始恢复生产时，半导体芯片无法保证充足的供应，这导致了目前汽车工业的困难。

多位业内人士告诉造成汽车芯片短缺的原因有两个，一方面，我国汽车产业持续复苏，市场表现好于预期，汽车芯片需求增长高于预期；另一方面，全球疫情蔓延，上游晶圆厂面临产能紧张，手机、电脑等电子消费品的芯片供应不断增加，汽车芯片的产能也有限。说到筹码，我们都非常敏感，考虑地缘政治和国家战略。但事实上，这是产能规划和市场预测的问题，主要是OEM和tier 1的问题。有汽车行业人士对《21世纪经济报道》记者表示。影响是全球性的，但中国汽车市场表现优异，需求大幅增加但供给不足，问题首次暴露。

汽车芯片生产周期长，生产能力难以规划。这个问题在正常年份也可能存在，只是我们没有注意到。另一方面，如果规划不好，仓库和废品都会有压力，所以是把双刃剑。上述跨国汽车零部件企业在华高管告诉记者。值得注意的是，5月份以来，中国车市持续回暖。虽然一季度市场情绪悲观，但二、三季度整个行业明显感受到了汽车市场需求的逐步释放。在这一过程中，随着中国需求的增长和其他市场的逐步复苏，出现了汽车零部件的局部短缺。据一些零部件企业高层介绍，如果按照汽车厂商原有的产能规划，芯片供应问题不大。然而，由于新的产能，我们需要向半导体公司追加订单，这需要69个月的更长时间。然而，值得注意的是，汽车需要较长的产品开发和验证周期，汽车芯片也是如此。而且，由于Tier1的话语权很强，汽车企业很难调整供应商体系。

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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