它是高铁最核心的部件！也把握着新能源行业的命脉！

大家好，我是电动车公社的社长。

说到高铁，相信大家的第一印象，都是又快、又稳、又安全，坐实了世界第一的名号。

从北京去上海，1200公里自驾要十几个小时，但高铁却只要4个半小时。

如果考一考大家，高铁的核心部件是什么，相信很多人都想象不到。

既不是能让列车达到350km/h极速、功率上万千瓦的电机组，也不是能够源源不断提供电力的高铁输电线路网，而是只有我们指甲大小的IGBT芯片！

简单来说，高铁的加速快慢、最高时速多少、电耗高低、能不能瞬间起跑、能不能舒适行驶、能不能稳定停车，都要看这块小小的IGBT。

然而，自从1988年第一代IGBT芯片诞生以来，其制造的核心技术就一直牢牢掌握在英飞凌、三菱等海外巨头手里。即使是国家级别的高铁列车组，也不得不斥巨资对外采购。

就拿08年来说，随着“基建狂魔”迅速把高铁铺设到全国每一个角落，一趟8节车厢的列车就需要152个芯片，成本高达200万元。

每年10万个芯片的需求，四舍五入就是13个亿！

就拿日本三菱来说，单是垄断了中国高铁的肥单，就已经赚得盆满钵满，甚至战略性地放弃了2500伏的低压市场。反正有中国养着，有恃无恐。

那么，这个小小的零件，到底是什么来头？

这个高铁同款的核心部件，又会对新能源行业产生怎样的影响？

今天，社长就来和大家简单聊一聊IGBT的事情。

01.IGBT，是什么来头？

IGBT，学名绝缘栅双极型晶体管，是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件。

是不是有点听不懂了？没关系，听社长给大家解释：

我们知道，金属导电性能比较好，属于导体；陶瓷、塑料导电性能不好，属于绝缘体。

导电性能介于二者之间的材料，就是半导体了。

如果能够人为地控制半导体的导电性能，就能在日常生活中发挥想象不到的作用！

咱们今天的主角IGBT，就是这样一种导电性可控的半导体。

简单来说，IGBT就是一个控制电路非通即断的开关。

它导通的时候，可以承受几十到几百安培的电流；

它关断的时候，可以承受几百至几千伏特的电压。

而IGBT最大的特点，就是在这个级别的电流和电压下，一秒钟可以开关近万次（10kHz）！

只要通过脉宽调制，就能轻松地把输入的电流变成人们所需频率的交流电！

这个电，就可以用来驱动高铁的交流电机了。并且，还能通过改变交流电的频率来改变电机的转速，从而达到为高铁变速的目的。是不是很神奇？

IGBT，就是这样一种负责能源转换与传输的核心器件，因此也被称为电力电子装置的“CPU”。

所以，IGBT被列入位居“十二五”期间国家16个重大技术突破专项中的第二位，也就不足为奇了。

02.对一台新能源车来说，IGBT能有多重要？

和高铁一样，IGBT也一样是新能源车上除了电池之外，最核心的零部件。

这一点，从成本上就能看出来：

除了动力电池之外，一台新能源车制造成本第二高的零部件，就是IGBT。

作为电机驱动系统的核心，IGBT的成本，要占到整车制造成本的将近10%！

就更不用说，直流充电桩30%的原材料成本，都要交给IGBT这个烧钱大户了。

IGBT能够把电池输出的大功率直流电逆变成交流电，提供给交流电机，并通过变频、变压改变交流电机的转速，从而精准地改变车辆行驶的速度和加速能力。

在用交流充电桩充电的时候，也同样需要IGBT转变成直流电，并把电压提高到电池组的电压，才能给电池组充电。这也影响了新能源车的充电效率和充电速度。

直流充电桩也一样，只不过把变电的过程放到了充电桩里。

这还没完。

不仅电机驱动要用到IGBT，新能源车的发电机和空调部分，也需要IGBT协同工作。

原理嘛，和电机驱动系统差不多，只不过从大功率逆变变成了小功率逆变，电流会更小一些。

所以，IGBT的好坏，会直接影响功率、效率、能耗等等这些新能源车最直观的性能表现，成本这么高也就可以理解了。

在2016年，全球的电动车（含商用车）销量约200万辆，采购IGBT的成本就要差不多9亿美元，平均下来一台车要花掉450美元，是电动车里除电池外最昂贵的部件。

例如特斯拉Model X，在极致控制成本的思路下，采用了英飞凌提供的132个IGBT单管来进行控制，其中前电机36个，后电机96个，总成本是650美元。

如果使用更加完善的IGBT模块，成本可能会突破到1500美元……

而全球车企市值第一的丰田，早在上世纪90年代开发混合动力车型的时候，就认定电控的核心——IGBT，必须要完全掌握在自己手中。

按照社长丰田章男的说法就是：“IGBT具有与发动机同等的重要性”。

所以，丰田理所当然地成为了当时全球唯一一家自研自产IGBT的车企，还拉上了自己的好基友、御用供应商电装，大家有钱一起赚。

早在2014年，丰田中央研究所就和电装合作，开发出了世界顶尖的新型IGBT芯片。

但这还不够：丰田销量全球第一，产能不足怎么办？

于是乎，丰田借助电装之手，投资德国汽车半导体巨头、也是世界上最重要的车规级IGBT供应商英飞凌。

这样一绑定（绑架），就再也不用担心供应安全问题了。

这也从侧面验证了，IGBT对于一家车企来说，到底有多重要。

03 . IGBT的未来

目前，在世界范围内，IGBT已经发展到了7.5代。

电动车公社为大家整理了一下历代IGBT的发展路线：

1-5代的性能比起上一代都有着较大幅度的提升，但从第六代开始，说是慢慢“挤牙膏”也不为过，20年间的技术并没有太多突飞猛进的增长。

这是因为材料的限制。

IGBT使用的硅（Si）基功率器件驱动系统，已经逼近、甚至触及了材料本身的天花板。

想要进一步突破，必须要有一种新型材料。

这时，性能更强的SiC（碳化硅），出现了。

SiC器件不仅提高了2.5倍的工作频率和10倍的阻断电压、降低了大约80%的工作损耗，还把工作结温从175℃提升到了600℃，功率密度也得到了进一步提升。

说人话，就是能让新能源车获得更长的续航和更快的充电速度。

尽管SiC的成本比普通Si价格贵6倍，但依然凭借强大的性能，获得了众多厂商的青睐。

特斯拉Model 3，就是第一台吃螃蟹的新能源车。

用上SiC以后，腰不酸了腿也不痛了，仅用75kWh的电池包就能跑出664km续航的优异成绩。

V3超充仅需15分钟就能补充250公里续航，同样离不开SiC对升压充电的支持。

可以负责任地说，SiC就是电控系统未来的趋势和绝对的核心。

但SiC也不是没有缺点。

SiC的技术门槛很高，所以产能有限。高昂的成本，也使得只有高端产品才能使用它。

截止到目前，也还在IGBT到SiC的过渡期。

只有技术进步、成本降低以后，才能大规模普及和应用。

04.国内的现状

IGBT在中国的地位，可以说和石油旗鼓相当。

根据著名投行摩根士丹利的预计， 2020年国内的IGBT市场将达到192亿元人民币的规模，占全世界市场份额的35.6%。其中27%的份额、大约51亿元的市场当属新能源汽车，堪称用芯大户。

但国内的技术水平却依然落后，只能贡献不到20%的产能，IGBT芯片依然严重依赖进口。

这时候，是比亚迪率先站了出来。

早在2003年比亚迪还没开始造车的时候，就已经开始着手布局IGBT，2005年研发团队都搭建完毕了。那会别说电动车了，量产的混动车都只有丰田一家。

这里还有个有意思的小插曲。

当时和半导体行业还八竿子打不着的比亚迪，看中了宁波中纬的6英寸半导体生产线专利。

趁着宁波中纬资不抵债、宣布破产的机会，比亚迪仅用了当年投资额的1/10、也就是1.7亿元，趁火打劫般地进行了收购。

按说，无论是从战略布局的角度，还是从经济的角度，这笔交易都堪称教科书级别。

人们却并不买账，业界更是骂声一片。体现在股价上，分分钟就是暴跌30%。

但好在有了人才、又有了产线，潜心钻研后的比亚迪，成功通过了国家级的科技成果鉴定，实现了IGBT芯片从0到1的巨大突破，打破了国际巨头的技术垄断。

后面的故事，你们也知道了。2018年底，比亚迪发布了全面自主研发的“IGBT4.0”技术，也向世界宣告自己和丰田一样，拥有了世界一流的完整IGBT产业链。

这一等，就是将近20年。

至于下一代半导体材料SiC，比亚迪也斥巨资投入生产研发，目前已经在比亚迪唐EV上部分应用，来提高唐EV的充电效率。而且据说，在即将发布的比亚迪汉上，也会全面应用SiC。关注比亚迪汉的小伙伴们，可以好好期待一下汉的续航表现和快充功率了。

除了比亚迪，国内其他的半导体企业也没闲着。

今年年初，全球IGBT市场份额前十的中国企业——嘉兴斯达半导体股份有限公司，正式在主板敲钟上了市。再加上国有控股的株洲中车时代电气股份有限公司，全球IGBT市场份额Top15中，已经挤进了两家中国企业。

其他企业，也在奋起直追，努力抹平和世界一流厂商之间的差距。

社长也相信，未来的Top15里，一定会涌现更多优秀的中国企业。

写 在 最 后

1956年7月13日，中国生产的第一台自主汽车解放正式下线。举国欢腾的同时，也宣告着国内汽车工业新的篇章正式拉开序幕。

在那个属于燃油车的时代，国内的汽车工业却一直被变速箱掣肘，没有发展起来。

变速箱和IGBT一样，都是核心零部件，核心技术也都是掌握在别人手里。

想要？对不起，拿钱来买。利润，自然也要三七分成。

你三，人家七。

在对方眼里，这就是跪着挣钱，生意嘛，不寒碜。

时间拨转到近几年，汽车行业进入了电气化时代。

随着国家一句“弯道超车”的口号，国内各类企业开始加紧对三电系统进行自主研发。

除了自持三电和IGBT的比亚迪以外，

电池巨头宁德时代，站起来了；

赴美上市的蔚来，走出去了；

后面还有小鹏、理想、以及一大批供应商企业，在小步快跑地追赶着……

慢慢地，人们发现，在政策和技术这一文一武的支持下，?就是能站着，还能站着把钱挣了。

腰杆子挺直了，说话也就硬气了。

我很期待，国内的新能源车凭借自己的硬实力，走出国门、走向世界，成为行业佼佼者的那一天。

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前段时间，我们根据销量和热度榜

刚做了11款热门车的真实续航测试

当我们把这11款车的电全部跑光

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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。

太极实业：通过收购十一科技进军半导体晶圆厂洁净工程领域。

通富微电：公司主要从事集成电路 的封装测试业务，在中高端封装技术方面占有领先优势，是国内目前唯一实现高端封装测试技术MCM、MEMS量化生产的封装测试厂家。2006年产能达到35亿只，在内地本土集成电路封装测试厂中排名第一。公司是Micronas、FreesCAle、ToshiBA等境外知名半导体企业的合格分包方，其中全球前10大跨国半导体企业已有5家是公司长期稳定的客户。同时公司注重开发国内市场。

长电科技：公司是中国半导体第一大封装生产基地，国内著名的晶体管和集成电路制造商，产品质量处于国内领先水平。公司拥有目前体积最小可容纳引脚最多的全球顶尖封装科技，在同行业中技术优势十分突出。

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华天科技：公司主要从事集成电路的封装与测试业务，近年来产品结构不断优化，原来以中低端封装形式为主的收入结构得到改善，中端产品在收入中的占比不断提升，综合毛利率有所提高。公司开发生产LQFP、TSSOP、QFN、BGA、MCM等高端封装形式产品，以适应电子产品多功能、小型化、便携性的发展趋势要求，紧抓集成电路封装业面临产业升级带来的发展机遇，高端封装产业化项目逐步实施将提升公司发展后劲。

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扩展资料：

半导体( semiconductor)，指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。

参考资料：

太极实业-百度百科

2020年的最后一天，比亚迪宣布，比亚迪半导体股份有限公司。以下简称比亚迪半导体正式上市。同日，中车还公告称，其间接控股子公司中车电气已向上海证券交易所提交IPO申请并在科技创新板上市，并获受理。先是明星半导体和新捷能的IPO，现在又是分拆上市，这意味着电力半导体的春天来了，对此，有业内分析人士解读，IGBT已经进入爆发式增长期。我们来看看比亚迪半导体和中车电气的主营业务。

比亚迪汽车半导体材料关键业务流程遮盖功率半导体、智能控制系统IC、传感器技术及光学半导体材料的产品研发、生产制造及市场销售，有着包括ic设计、晶圆制造、封装测试和中下游运用以内的一体化运营产业链。历经十余年的产品研发累积和于新能源车行业的产业化运用，比亚迪汽车半导体材料已变成中国自主可控的车规级IGBT领导干部生产商。株洲中车电气设备公布，企业关键从业城市轨道武器装备商品的产品研发、设计方案、生产制造、市场销售并出示相关服务，并积极主动合理布局轨道交通之外业务流程。

其中，在IGBT器件领域，公司建成了6英寸双极器件、8英寸IGBT、6英寸碳化硅产业基地，拥有芯片、模块、元器件、应用等全套自主技术，开发了1700v-6500v系列高压大电流密度IGBT产品，已广泛应用于轨道交通和电网领域。不难看出，比亚迪半导体和中车主营业务的关键词都是IGBT。IGBT是绝缘栅双极晶体管的缩写。IGBT模块作为工业控制与自动化领域的核心器件，广泛应用于汽车节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家电、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。

IGBT的未来是什么？根据法国第三方机构yole的预测，2022年全球IGBT市场规模将超过50亿美元，增长主要来自IGBT功率模块。电动汽车/混合动力汽车中IGBT的总收入将占整个IGBT市场的40%左右。在我国，相关数据显示，到2024年，我国IGBT产业产量将达到7820万台，需求将达到1.96亿台，需求仍将远远超过产量，产能严重不足。

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