本土廠商同歐日三分天下，中國IGBT不再“一芯難求”

國內(nèi)汽車界中，“一芯難求”的現(xiàn)狀被打破了。

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管），是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?。采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關(guān)鍵技術(shù)。IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本的一半，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占整車成本的15－20％，也就是說，IGBT占整車成本的7－10％，是除電池之外成本第二高的元件，也決定了整車的能源效率。

然而，一個(gè)不得不提的業(yè)內(nèi)現(xiàn)實(shí)是，這樣重要的功率器件，卻長(zhǎng)期來基本被英飛凌、三菱、富士電機(jī)、仙童等國外巨頭壟斷全球市場(chǎng)。在國內(nèi)市場(chǎng)，中高端IGBT產(chǎn)能嚴(yán)重不足，長(zhǎng)期依賴國際巨頭，導(dǎo)致“一芯難求”。

現(xiàn)在，這種“外資寡頭壟斷”的市場(chǎng)格局正在被逐漸瓦解。隨著以比亞迪為代表的本土新能源汽車廠商在IGBT領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)的突破，中國的新能源汽車配套產(chǎn)業(yè)格局正在悄然生變。據(jù)了解，截至2018年11月，比亞迪累計(jì)申請(qǐng)IGBT相關(guān)專利175件，其中授權(quán)專利114件。

“我們可以很自豪地說，在IGBT這個(gè)領(lǐng)域中國可以與歐洲、日本三分天下?！?比亞迪第六事業(yè)部總經(jīng)理陳剛?cè)缡钦f。

“指甲”般大小，“心臟”般重要

一說起IGBT，有些制造半導(dǎo)體的人內(nèi)心并不十分重視，他們常想：不就是一個(gè)分立器件嗎？然而和28nm／16nm集成電路制造一樣，IGBT是國家“02專項(xiàng)（《極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝》項(xiàng)目，因次序排在國家重大專項(xiàng)所列16個(gè)重大專項(xiàng)第二位，在業(yè)內(nèi)被稱為02專項(xiàng)）”的重點(diǎn)扶持項(xiàng)目。

IGBT芯片只有人的指甲蓋那么大小，其上蝕刻十幾萬乃至幾十萬的微觀結(jié)構(gòu)電路，只有借助顯微鏡才能看清。然而，就是這個(gè)指甲蓋大小的東西，卻在能源轉(zhuǎn)換與傳輸中起著心臟般的重要作用，它被稱為電力電子裝置的“CPU”。

相較于早期的各種電力電子器件相比，IGBT具有高輸入阻抗、高速開關(guān)特性、導(dǎo)通狀態(tài)低損耗等特點(diǎn)。采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，其高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，是解決能源短缺問題和實(shí)現(xiàn)低碳排放的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

IGBT是什么？簡(jiǎn)單來說，它是一個(gè)非通即斷的開關(guān)：導(dǎo)通時(shí)可以看做導(dǎo)線，斷開時(shí)即為開路。IGBT融合了MOSFET以及BJT兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，如驅(qū)動(dòng)功率小，飽和壓降低等。

雖然IGBT中文翻譯為“絕緣柵雙極型晶體管”，但其最常見的形式是模塊（Module），并非單管。模塊是由多個(gè)IGBT芯片并聯(lián)，電流規(guī)格更大。

IGBT模塊在電動(dòng)汽車中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它是電動(dòng)汽車及充電樁等設(shè)備的核心技術(shù)部件。例如，在電動(dòng)控制系統(tǒng)，大功率直流／交流（DC／AC）逆變后驅(qū)動(dòng)汽車電機(jī)；車載空調(diào)控制系統(tǒng)，小功率直流／交流（DC／AC）逆變，使用電流較小的IGBT和FRD；智能充電樁中，IGBT模塊被作為開關(guān)元件使用。

IGBT模塊的優(yōu)勢(shì)顯而易見，然而令人意外的是，全球電動(dòng)汽車龍頭特斯拉卻只使用IGBT單管。因?yàn)閱尉蛢r(jià)格而言，單管要遠(yuǎn)低于模塊。據(jù)了解，全球的新能源車企中，除特斯拉和國內(nèi)少數(shù)低速電動(dòng)外，大部分品牌的新能源汽車都在使用IGBT模塊。

IGBT有望迎來黃金發(fā)展期，中國市場(chǎng)卻被國外巨頭壟斷多年

近年來，全球新能源汽車發(fā)展如火如荼。業(yè)內(nèi)一致認(rèn)為，電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化會(huì)是未來新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)。電動(dòng)化平臺(tái)是這些技術(shù)的重要基礎(chǔ)。而IGBT作為新能源汽車動(dòng)力、電源系統(tǒng)中的核心器件，也將迎來黃金發(fā)展期。

數(shù)據(jù)顯示，2017年，全球共銷售新能源汽車超過120萬輛，占全球汽車銷量的1．2％。同時(shí)，新能源汽車用IGBT的市場(chǎng)規(guī)模占IGBT市場(chǎng)的17％，達(dá)到7億美元。

2016年全球電動(dòng)車銷量大約200萬輛，共消耗了大約9億美元的IGBT管，平均每輛車大約450美元，是電動(dòng)車?yán)锍姵赝庾畎嘿F的部件。其中，混合動(dòng)力和PHEV大約77萬輛，每輛車需要大約300美元的IGBT，純電動(dòng)車大約123萬輛，平均每輛車使用540美元的IGBT，大功率的純電公交車用的IGBT可能超過1000美元。

巨大的市場(chǎng)潛力，吸引了全球各路電子巨頭前來淘金。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球IGBT市場(chǎng)主要競(jìng)爭(zhēng)者包括德國英飛凌、日本三菱、富士電機(jī)、美國安森美、瑞士ABB等，前五大企業(yè)的全球市場(chǎng)份額超過70％。

同時(shí)，這些國際巨頭的兼并重組正在加速。前年，恩智浦與飛思卡爾兩大巨頭合并，行業(yè)集中度進(jìn)一步提高。此外，高通、英特爾等電子巨頭都在競(jìng)相進(jìn)軍汽車芯片市場(chǎng)。

有分析稱，未來的新能源汽車市場(chǎng)變革中，中國會(huì)承擔(dān)引領(lǐng)者的角色。據(jù)BNEF的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)顯示，隨著新能源汽車對(duì)內(nèi)燃機(jī)汽車在成本方面逐漸建立起領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，到2025年全球新能源汽車的銷量有望增至1100萬輛。其中，中國占全球市場(chǎng)份額中將接近50％。在新能源汽車快速發(fā)展的大勢(shì)下，GGII預(yù)估，國內(nèi)新能源汽車和充電樁市場(chǎng)將出現(xiàn)200億IGBT模塊的需求量。

然而，一個(gè)令人心酸的事實(shí)是，在國內(nèi)市場(chǎng)，中高端IGBT產(chǎn)能嚴(yán)重不足，汽車IGBT市場(chǎng)被英飛凌、意法半導(dǎo)體、瑞薩電子、恩智浦等國際巨頭所壟斷。“國內(nèi)用的芯片大多依靠進(jìn)口，尤其是核心汽車電子控制芯片基本都掌握在外國人手中，國內(nèi)的汽車電子芯片技術(shù)還差得很遠(yuǎn)?！敝袊嚬こ虒W(xué)會(huì)裝備部部長(zhǎng)陳長(zhǎng)年曾這樣感慨。

和中國形成鮮明對(duì)比的是日本。以豐田為例，盡管在已有本土IGBT巨頭，但其在開發(fā)混合動(dòng)力車時(shí)，還是選擇將IGBT管完全控制在自己手中，成為了全球唯一能夠自產(chǎn)IGBT管的汽車廠家。普銳斯也因此獲得強(qiáng)大的生命力，成為目前全球唯一的強(qiáng)混合動(dòng)力車。