不負光陰不負卿——比亞迪潛心研發13年掌控又一核心技術

比亞迪的產業報國絕不是一句口號。IGBT技術的重大突破，讓中國的電動車擁有了「中國芯」。

12月10日，寧波下起了濛濛細雨，從市區乘車出發，大約1個小時後，車輛緩緩駛入寧波保稅區廬山西路155號。院內矗立著一座外觀並不起眼的老式大樓，它是比亞迪的又一重量級核心技術生產基地——寧波比亞迪半導體有限公司，主要負責IGBT晶元的晶圓設計及製造。

由於地位特殊，這裡第一次接待如此多的人參觀。與之前參觀過的很多車間和研發部門相比，寧波比亞迪的保密和防塵級別都提高了不止一個檔次。從頭到腳穿戴好各種防護設備，經過2道風淋門，終於進入到最核心的晶圓車間之內。工作人員告訴我們，晶圓對生產環境的潔凈度要求極高，這座車間的無塵等級為一級，也是半導體行業的最高等級，換句話說，車間每立方英尺（0.0283立方米）空間中，直徑超過0.5微米的微塵離子不能超過1個。因為，如果有一個零點幾微米的微塵掉落在晶圓上，就會造成一顆IGBT晶元失效。

帶有通風孔的車間地板下面是空氣過濾系統，室內始終保持著恆定的溫度和濕度。晶圓製造的用水要經過20多層凈化達到超純水級別。車間內存有大量備用水和應急發電機，隨時應對停水停電的突發情況。晶圓生產所需的光刻機需要放在特製的防震台上，避免受到路過車輛、甚至人的腳步產生的振動影響。為了防震，這座工廠的地基還打到岩石層。

在這裡生產的產品是一種採用硅作為基礎材料的半導體晶元，由於組合成品的外形類似於一張光碟，所以被稱為晶圓。晶圓的生產流程非常複雜，以SiC（碳化硅）為例，先要將碳化硅粉末加工成類似於鋼錠的晶錠，然後切成薄薄的碳化片，之後經過光刻、蝕刻、離子注入等十幾道工序，一片晶圓製作完成。寧波比亞迪生產的晶圓厚度最薄可以做到120um（約兩根頭髮絲直徑），這個數字在1200V車規級IGBT晶元厚度上處於全球領先水平。每一個IGBT晶元僅有人的指甲大小，要在其上蝕刻十幾萬乃至幾十萬的微觀結構電路，在晶圓的產品分析中，需要用到倍率高達50萬倍的掃描電子顯微鏡進行。在每片晶圓上，根據大小不同有數十個到上百個IGBT晶元，這些晶元根據用途不同，可以製作成不同的車用IGBT模塊，安裝到各類電動車上。

結束了不到1個小時的參觀，走出寧波比亞迪車間的大門。至少從製造工藝上，讓我直觀理解到為什麼IGBT技術一直難以突破。從2005年比亞迪組建研發團隊正式進軍IGBT領域算起，到如今在技術上能夠與德國、日本三分天下，過去了足足13年。

參觀當晚，比亞迪舉行了IGBT核心技術解析會，將比亞迪13年來走過的歷程、取得的成果進行了全面展示。這次解析會，更像是一堂IGBT科普會。比亞迪的幾位技術負責人盡量用最簡單直觀的語言讓專業的內容聽起來不那麼枯燥，而在場的觀眾也在認真傾聽並努力去理解有關IGBT的內容。一場解析會下來，可能包括我在內的很多人都會感嘆，IGBT這個我們平常在新能源汽車上並不注意的元器件，對於車輛性能本身、對於中國新能源汽車行業的發展，原來如此重要。

純電動客車常用的IGBT模塊

如果不是專門從事微電子或相關行業的人，估計很少人能準確說出IGBT的中文全稱。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一種絕緣柵雙極晶體管晶元，這種功率半導體器件的主要作用是電能的變換與傳輸，廣泛應用於軌道交通、工業、航空航天、新能源汽車等。

IGBT之所以被稱為新能源汽車最核心的技術，因為它直接影響電動車功率的釋放速度。純電動或者混合動力汽車上的IGBT直接控制著放電時的直、交流電轉換，決定驅動系統的扭矩（直接影響加速能力）、最大輸出功率（直接影響最高時速），以及車輛的電能損耗（直接影響續駛里程）等，所以被稱為電力電子裝置的「CPU」。

據悉，比亞迪最新研發的IGBT4.0產品的綜合損耗相比當前市場主流產品降低約20%，以採用比亞迪IGBT4.0的全新一代唐為例，在其他條件不變的情況下，百公里電耗下降約3%。通常一輛純電動客車上會採用兩塊IGBT模塊，對於日常運營里程更長的純電動客車來說，電能的節約更為可觀。

一直以來，人們把新能源汽車的核心稱為三電，即電機、電池與電控，而IGBT則是電控系統的核心器件，堪稱核心中的核心。此外，除了電控系統，汽車轉向助力、空調以及直流充電樁，都需要用到IGBT。而相關數據顯示，中國IGBT市場長期被國際巨頭壟斷，90%的市場供應來自於英飛凌、三菱等海外巨頭。中國自主研發的IGBT為何落後於歐洲、日本，其中的原因很簡單：技術難、投資大、周期長、人才缺。通俗點說，IGBT不但涉及海量燒錢的應用技術，還有眾多燒錢燒時間的材料技術。

IGBT研發歷程展示

作為此次技術解析會的嘉賓，中國電器工業協會電力電子分會秘書長蔚紅旗見證了比亞迪IGBT的發展進程：從2009年9月比亞迪IGBT晶元通過中國電器工業協會電力電子分會組織的科技成果鑒定，標誌著中國在IGBT晶元技術上實現零的突破，到如今研發出第三代半導體材料SiC（碳化硅）晶元，成為國內技術標杆，蔚紅旗感慨地說：比亞迪是認認真真、扎紮實實在做IGBT，所以才有了今天這樣的成就。IGBT不是靠燒錢就能夠實現突破的，即使砸100個億下去，短時間內也不會有結果。

在場的另一位嘉賓，中國半導體行業協會IC設計分會副理事長周生明表達了同樣的觀點，比亞迪在IGBT核心技術的突破，不是今天想投入就能實現的，是積累了十多年的技術、人才和產業鏈共同的結果。他認為，比亞迪做IGBT有得天獨厚的條件，自己擁有完整的產業鏈，在這個最大的應用市場，可以充分施展拳腳。

目前，比亞迪是國內唯一一家擁有IGBT完整產業鏈的車企：包含IGBT材料研發、晶元設計、晶圓製造、模塊設計與製造，整車應用等。比亞迪第六事業部產品總監楊欽耀是最早參與IGBT研發的工程師，他說，應用端拉動非常重要，特別是IGBT這種關鍵元器件的研發，沒有應用端的拉動，很難實現產業化。

承擔IGBT研發製造的部門是比亞迪的第六事業部（比亞迪微電子），主要承擔著集成電路及功率器件的開發、整合性晶圓製造服務的生產任務。現有員工2300餘人，在深圳、寧波擁有兩大生產基地。其中，寧波比亞迪是比亞迪2008年斥資1.71億元收購寧波中緯後註冊成立的子公司。比亞迪當時收購這家企業的目的，就是為了突破IGBT技術。在運營初期由於出現虧損，寧波比亞迪一度不被外界看好，當時一些媒體也對比亞迪的這一收購發出質疑。

第三代半導體材料SiC（碳化硅）晶元

時間是最好的答案，10年里，比亞迪打破了歐洲、日本的技術壟斷，將IGBT技術從1.0迭代到4.0，這時，人們再次看到了比亞迪掌門人王傳福的遠見卓識。以當時的環境來看，王傳福的確是一個有眼光的人。2008年正值全球金融危機，很多企業都在業務收縮，而在別人都不看好的情況下，比亞迪收購了因破產拍賣的寧波中緯。這次布局，既是源於一個企業家的戰略眼光，也來自於一位技術型領軍者突破核心技術的迫切願望。

截至11月，比亞迪的IGBT累計裝車已經超過50萬輛，市場反饋良好。比亞迪第六事業部兼太陽能事業部總經理陳剛表示：隨著中國具備自主知識產權的IGBT產品實現量產，現在可以很自豪地說，在這個領域中國可以與德國、日本三分天下。

比亞迪認為，IGBT在未來3-5年將成為制約新能源汽車發展的主要瓶頸之一：不僅是因為成本，更因為產能不足導致的交貨周期延長。根據富昌電子（Future Electronics LTD）的統計：2018年，應用於新能源汽車的IGBT模塊的交貨周期最長已達到52周（正常情況下為8-12周）。預計2018-2022年全球新能源汽車產量年複合增長率達30%，但同期車規級IGBT產量的年複合增長率僅為15.7%。

對此陳剛表示，今年年底比亞迪IGBT晶圓的產能將擴大到月產5萬片，如果一輛車用一片，相當於供應5萬輛車的產能。比亞迪規劃的下一步產能是，到2020年月產10萬片晶圓，每年可供應120萬輛車裝車。

不僅供應自身的整車，從明年開始比亞迪將有一部分IGBT對外供應。為了更開放地支持外部客戶，比亞迪不只從產能上做準備，在技術上也在做準備。據比亞迪第六事業部高級研發經理吳海平介紹：比亞迪車自己用的IGBT大部分為1200V規格，而大部分整車廠商用的是600-750V規格，比亞迪正在同步開發600V-750V產品，預計明年一季度可以正式進行認證。

比亞迪對外發布的在功率半導體領域的願景與規劃是，成為全球最大的車規級功率半導體供應商，立志使比亞迪功率半導體晶元在新能源汽車上的應用，如高通之於手機、英特爾之於電腦。對於整個新能源汽車行業來說，我們需要這樣有志向的企業，如果不能擺脫關鍵技術受制於人的境況，即使有再大的產銷量也沒有實質意義。

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