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比亚迪的“中国芯”
来源: EV视界    2020-06-17 14:30:23

      【EV视界报道】IGBT之于比亚迪,如同海思芯片之于华为。

  中国正在全面进入自主知识产权时代,打破国外垄断技术壁垒的比亚迪IGBT加快了国产化替代步伐。

  6月15日,比亚迪(002594)发布公告,其控股子公司比亚迪半导体已完成引入A+轮战略投资,此轮以增资扩股方式引入包括湖北小米长江产业基金合伙企业、湖北联想长江科技产业基金合伙企业、深圳碧桂园等30个战略投资者,增资金额近8亿元。

  这是比亚迪半导体两个月来的第二轮快速融资。4月14日,比亚迪半导体重组宣布首次引入外部战略投资者,仅用了42天便迅速完成A轮融资,红杉资本、中金资本以及国投创新领衔投资,Himalaya Capital等多家国内外投资机构参与认购,合计增资19亿元。

  至此,比亚迪半导体仅用了两个月的时间,就已累计融资约27亿元,目前估值已达到102亿元。未来还将继续引入韩国SK集团、小米集团、招银国际、联想集团、中信产业基金、厚安基金、中芯聚源、上汽产投、北汽产投、深圳华强、蓝海华腾、英威腾等战略投资者。

  经过15年自主研发技术积累和新能源汽车规模化发展,比亚迪半导体已成长为中国最大的IDM车规级IGBT厂商,产品覆盖乘用车和商用车,累计装车量稳居国内第一。

  在汽车新四化的全球竞争中,唯有技术创新驱动型企业才能走在前列,比亚迪半导体的“中国芯”将赋能中国新能源汽车持续健康发展。

  卡脖子的IGBT

  还记得央视《大国重器》节目吗?IGBT曾在其中醒目出现。

  IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写,学名叫“绝缘栅双极型晶体管”。它是工业控制及自动化领域的核心元器件,广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域,以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。

  IGBT被称为电力电子行业里的“CPU”,是能源变换与传输的核心器件,IGBT芯片与动力电池电芯并称为新能源汽车的 “双芯”, 是影响汽车性能的关键技术,其成本占整车成本的5%左右。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,直接影响汽车的加速能力和最高车速。如果说动力电池产生了电,那么IGBT就是驯化了电。IGBT的角色正是调节和控制电流。此外,充电桩的核心部件也要用到IGBT芯片。

  IGBT属于汽车功率半导体的一种,作为新能源汽车最核心的技术之一,长期以来一直被国外厂商垄断。全球IGBT市场主要由英飞凌、三菱电机、富士电机、安森美和ABB等巨头占据,市场份额合计超过65%,排名第一的英飞凌市占率达到34.5%。在国内IGBT市场,英飞凌、三菱电机、富士电机等也占据了50%以上的市场份额。这一切皆因IGBT的设计门槛高、制造技术难、投资大。

  只有指甲那么大的IGBT芯片,要在其表面蚀刻十几万乃至几十万的微观结构电路,涉及到的参数多达十几个,需要根据应用情况多方考量。晶圆制造的工艺难度主要集中在薄片加工处理上,复杂工序的加工则需要厂房达到超高的洁净度,零点几微米的微尘都会造成IGBT芯片失效。不止如此,IGBT模块设计难度也非常之高,需要考虑材料匹配、散热、结构、功率密度、外观、重量等多项指标。

  根据法国市场调查公司Yole的预测,到2022年,全球IGBT市场总收入将超过50亿美元,其中新能源汽车IGBT总收入将占整个IGBT市场的40%左右,成为市场发展的主要增量。

  据中信证券报告显示,IGBT目前A级以上纯电动车IGBT单车成本在2000~4000元,在插电混动车型上约占2500~3500元成本,豪华车相对高一点,在5000元以上。

  因此,IGBT国产化的替代迫在眉睫,逐渐摆脱对外长期依赖,突破瓶颈,是关乎中国新能源汽车长远发展的重中之重。

  比亚迪 IGBT 4.0“破壁”

  高端零部件技术水平的提高,会带动整体产业技术水平随之上升。

  作为中国第一个实现车规级IGBT大规模量产的本土企业,比亚迪让IGBT核心技术终于告别了“卡脖子时代”。

  15年前,比亚迪组建研发团队布局IGBT ,2008年收购宁波中纬半导体晶圆厂引起哗然, 2009年,第一代IGBT芯片研发成功,通过中国电器工业协会电力电子分会的科技成果鉴定,实现了核心技术零的突破。

  2018年12月,在冬日的宁波,IGBT坚硬的技术壁垒开始松动。比亚迪在这里宣布,车规级产品IGBT 4.0面世。历经多次迭代升级,IGBT 4.0在芯片损耗、模块温度循环能力、电流输出能力等关键指标上达到全球领先水平,打破了国外巨头的技术垄断。

  而IGBT 4.0首先应用的车型就是我们所熟知的百公里加速4.5秒的比亚迪唐。和当前市场主流产品相比,其电流输出能力高15%、综合损耗降低约20%、温度循环寿命提高约10倍。

  随着IGBT技术的不断升级,功率半导体基础材料从硅(Si)、砷化镓(GaAs) 进化到了碳化硅(SiC),这种材料更耐高温,可承受更高电压,原本耐压能力不强的MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)用上碳化硅过后,能够与车规级IGBT相媲美。

  而比亚迪半导体则是全球首家将SiC应用于汽车主电控的半导体厂商,即将上市的比亚迪汉EV就搭载了SiC电控模块。

  预计到2023年,比亚迪旗下的新能源汽车可望实现SiC MOSFET对IGBT的全面替代,整车驱动性能在现有基础上将再提升10%。

  今年5月,总投资10亿元的比亚迪IGBT项目在长沙正式动工,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需求。

  目前,比亚迪IGBT芯片晶圆产能达到每月5万片,预计明年可达到每月10万片,一年可满足120万辆新能源汽车的需求,这相当于2019年全年新能源汽车的销量水平。

  更开放更强大

  丰田与松下合资,大众与福特结盟,华为5G汽车生态圈……汽车行业的战略达成越来越多,传递出一个信号:整个汽车行业和生态都在走向开放与合作。

  在自身核心技术的垂直整合基础上,比亚迪也在走向开放,这意味着新的机会、创新与融合。进入2020年,比亚迪的开放进程开始提速。

  3月份,比亚迪完成了主要零部件业务的拆分,并成立了弗迪电池、弗迪视觉、弗迪科技、弗迪动力、弗迪模具5家独立运营的公司,几乎涵盖了新能源汽车零部件的所有核心领域。随着5家弗迪公司的接连成立,标志着比亚迪的开放战略由1.0向2.0进阶,独立的弗迪将拥有更多的自主权,更有助于加快全球电动化的普及。

  4月份,比亚迪公告,旗下子公司“比亚迪微电子”通过内部重组,正式更名为比亚迪半导体,以增资扩股等方式引入战略投资者,寻求于适当时机独立上市。目前,比亚迪半导体IGBT累计装车量已稳居国内厂商第一,2019 年IGBT市占率为18%。

  作为国内自主可控的车规级IGBT龙头厂商,比亚迪半导体已实现大规模量产和整车应用,主要业务覆盖功率半导体、智能控制IC、智能传感器及光电半导体的研发、生产及销售,拥有包含芯片设计、晶圆制造、封装测试和下游应用在内的一体化经营全产业链。同时,在工业级IGBT领域,比亚迪半导体的产品下游应用包括工业焊机、变频器、家电等,将为其带来新的增长点。

  引入战略投资者反映了比亚迪半导体业务深度整合后的市场价值和发展前景,是继其内部重组之后,积极寻求适当时机独立上市的又一重要进展,而且进一步为新能源汽车核心零部件的国产自主可控提供了坚实后盾。