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比亞迪的產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)絕不是一句口號(hào)。IGBT技術(shù)的重大突破，讓中國(guó)的電動(dòng)車擁有了“中國(guó)芯”。12月10日，寧波下起了蒙蒙細(xì)雨，從市區(qū)乘車出發(fā)，大約1個(gè)小時(shí)后，車輛緩緩駛?cè)雽幉ū６悈^(qū)廬山西路155號(hào)。院內(nèi)矗立著一座外觀并不起眼的老式大樓，它是比亞迪的又一重量級(jí)核心技術(shù)生產(chǎn)基地——寧波比亞迪半導(dǎo)體有限公司，主要負(fù)責(zé)IGBT芯片的晶圓設(shè)計(jì)及制造。

由于地位特殊，這里第一次接待如此多的人參觀。與之前參觀過(guò)的很多車間和研發(fā)部門相比，寧波比亞迪的保密和防塵級(jí)別都提高了不止一個(gè)檔次。從頭到腳穿戴好各種防護(hù)設(shè)備，經(jīng)過(guò)2道風(fēng)淋門，終于進(jìn)入到最核心的晶圓車間之內(nèi)。工作人員告訴我們，晶圓對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度要求極高，這座車間的無(wú)塵等級(jí)為一級(jí)，也是半導(dǎo)體行業(yè)的最高等級(jí)，換句話說(shuō)，車間每立方英尺（0.0283立方米）空間中，直徑超過(guò)0.5微米的微塵離子不能超過(guò)1個(gè)。因?yàn)?，如果有一個(gè)零點(diǎn)幾微米的微塵掉落在晶圓上，就會(huì)造成一顆IGBT芯片失效。

帶有通風(fēng)孔的車間地板下面是空氣過(guò)濾系統(tǒng)，室內(nèi)始終保持著恒定的溫度和濕度。晶圓制造的用水要經(jīng)過(guò)20多層凈化達(dá)到超純水級(jí)別。車間內(nèi)存有大量備用水和應(yīng)急發(fā)電機(jī)，隨時(shí)應(yīng)對(duì)停水停電的突發(fā)情況。晶圓生產(chǎn)所需的光刻機(jī)需要放在特制的防震臺(tái)上，避免受到路過(guò)車輛、甚至人的腳步產(chǎn)生的振動(dòng)影響。為了防震，這座工廠的地基還打到巖石層。

在這里生產(chǎn)的產(chǎn)品是一種采用硅作為基礎(chǔ)材料的半導(dǎo)體芯片，由于組合成品的外形類似于一張光盤，所以被稱為晶圓。晶圓的生產(chǎn)流程非常復(fù)雜，以SiC（碳化硅）為例，先要將碳化硅粉末加工成類似于鋼錠的晶錠，然后切成薄薄的碳化片，之后經(jīng)過(guò)光刻、蝕刻、離子注入等十幾道工序，一片晶圓制作完成。寧波比亞迪生產(chǎn)的晶圓厚度最薄可以做到120um（約兩根頭發(fā)絲直徑），這個(gè)數(shù)字在1200V車規(guī)級(jí)IGBT芯片厚度上處于全球領(lǐng)先水平。每一個(gè)IGBT芯片僅有人的指甲大小，要在其上蝕刻十幾萬(wàn)乃至幾十萬(wàn)的微觀結(jié)構(gòu)電路，在晶圓的產(chǎn)品分析中，需要用到倍率高達(dá)50萬(wàn)倍的掃描電子顯微鏡進(jìn)行。在每片晶圓上，根據(jù)大小不同有數(shù)十個(gè)到上百個(gè)IGBT芯片，這些芯片根據(jù)用途不同，可以制作成不同的車用IGBT模塊，安裝到各類電動(dòng)車上。

結(jié)束了不到1個(gè)小時(shí)的參觀，走出寧波比亞迪車間的大門。至少?gòu)闹圃旃に嚿?，讓我直觀理解到為什么IGBT技術(shù)一直難以突破。從2005年比亞迪組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)正式進(jìn)軍IGBT領(lǐng)域算起，到如今在技術(shù)上能夠與德國(guó)、日本三分天下，過(guò)去了足足13年。

IBGT為什么是新能源車核心中的核心

參觀當(dāng)晚，比亞迪舉行了IGBT核心技術(shù)解析會(huì)，將比亞迪13年來(lái)走過(guò)的歷程、取得的成果進(jìn)行了全面展示。這次解析會(huì)，更像是一堂IGBT科普會(huì)。比亞迪的幾位技術(shù)負(fù)責(zé)人盡量用最簡(jiǎn)單直觀的語(yǔ)言讓專業(yè)的內(nèi)容聽(tīng)起來(lái)不那么枯燥，而在場(chǎng)的觀眾也在認(rèn)真傾聽(tīng)并努力去理解有關(guān)IGBT的內(nèi)容。一場(chǎng)解析會(huì)下來(lái)，可能包括我在內(nèi)的很多人都會(huì)感嘆，IGBT這個(gè)我們平常在新能源汽車上并不注意的元器件，對(duì)于車輛性能本身、對(duì)于中國(guó)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，原來(lái)如此重要。

純電動(dòng)客車常用的IGBT模塊

如果不是專門從事微電子或相關(guān)行業(yè)的人，估計(jì)很少人能準(zhǔn)確說(shuō)出IGBT的中文全稱。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一種絕緣柵雙極晶體管芯片，這種功率半導(dǎo)體器件的主要作用是電能的變換與傳輸，廣泛應(yīng)用于軌道交通、工業(yè)、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(shù)，因?yàn)樗苯佑绊戨妱?dòng)車功率的釋放速度。純電動(dòng)或者混合動(dòng)力汽車上的IGBT直接控制著放電時(shí)的直、交流電轉(zhuǎn)換，決定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭矩（直接影響加速能力）、最大輸出功率（直接影響最高時(shí)速），以及車輛的電能損耗（直接影響續(xù)駛里程）等，所以被稱為電力電子裝置的“CPU”。

據(jù)悉，比亞迪最新研發(fā)的IGBT4.0產(chǎn)品的綜合損耗相比當(dāng)前市場(chǎng)主流產(chǎn)品降低約20%，以采用比亞迪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(dòng)客車上會(huì)采用兩塊IGBT模塊，對(duì)于日常運(yùn)營(yíng)里程更長(zhǎng)的純電動(dòng)客車來(lái)說(shuō)，電能的節(jié)約更為可觀。

IGBT研發(fā)既燒錢又燒時(shí)間

一直以來(lái)，人們把新能源汽車的核心稱為三電，即電機(jī)、電池與電控，而IGBT則是電控系統(tǒng)的核心器件，堪稱核心中的核心。此外，除了電控系統(tǒng)，汽車轉(zhuǎn)向助力、空調(diào)以及直流充電樁，都需要用到IGBT。而相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)IGBT市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)際巨頭壟斷，90%的市場(chǎng)供應(yīng)來(lái)自于英飛凌、三菱等海外巨頭。中國(guó)自主研發(fā)的IGBT為何落后于歐洲、日本，其中的原因很簡(jiǎn)單：技術(shù)難、投資大、周期長(zhǎng)、人才缺。通俗點(diǎn)說(shuō)，IGBT不但涉及海量燒錢的應(yīng)用技術(shù)，還有眾多燒錢燒時(shí)間的材料技術(shù)。

IGBT研發(fā)歷程展示

作為此次技術(shù)解析會(huì)的嘉賓，中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)秘書長(zhǎng)蔚紅旗見(jiàn)證了比亞迪IGBT的發(fā)展進(jìn)程：從2009年9月比亞迪IGBT芯片通過(guò)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)組織的科技成果鑒定，標(biāo)志著中國(guó)在IGBT芯片技術(shù)上實(shí)現(xiàn)零的突破，到如今研發(fā)出第三代半導(dǎo)體材料SiC（碳化硅）芯片，成為國(guó)內(nèi)技術(shù)標(biāo)桿，蔚紅旗感慨地說(shuō)：比亞迪是認(rèn)認(rèn)真真、扎扎實(shí)實(shí)在做IGBT，所以才有了今天這樣的成就。IGBT不是靠燒錢就能夠?qū)崿F(xiàn)突破的，即使砸100個(gè)億下去，短時(shí)間內(nèi)也不會(huì)有結(jié)果。

在場(chǎng)的另一位嘉賓，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)IC設(shè)計(jì)分會(huì)副理事長(zhǎng)周生明表達(dá)了同樣的觀點(diǎn)，比亞迪在IGBT核心技術(shù)的突破，不是今天想投入就能實(shí)現(xiàn)的，是積累了十多年的技術(shù)、人才和產(chǎn)業(yè)鏈共同的結(jié)果。他認(rèn)為，比亞迪做IGBT有得天獨(dú)厚的條件，自己擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，在這個(gè)最大的應(yīng)用市場(chǎng)，可以充分施展拳腳。

目前，比亞迪是國(guó)內(nèi)唯一一家擁有IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈的車企：包含IGBT材料研發(fā)、芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、模塊設(shè)計(jì)與制造，整車應(yīng)用等。比亞迪第六事業(yè)部產(chǎn)品總監(jiān)楊欽耀是最早參與IGBT研發(fā)的工程師，他說(shuō)，應(yīng)用端拉動(dòng)非常重要，特別是IGBT這種關(guān)鍵元器件的研發(fā)，沒(méi)有應(yīng)用端的拉動(dòng)，很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

一次不被看好的收購(gòu)再次展示了前瞻性布局

承擔(dān)IGBT研發(fā)制造的部門是比亞迪的第六事業(yè)部（比亞迪微電子），主要承擔(dān)著集成電路及功率器件的開(kāi)發(fā)、整合性晶圓制造服務(wù)的生產(chǎn)任務(wù)?，F(xiàn)有員工2300余人，在深圳、寧波擁有兩大生產(chǎn)基地。其中，寧波比亞迪是比亞迪2008年斥資1.71億元收購(gòu)寧波中緯后注冊(cè)成立的子公司。比亞迪當(dāng)時(shí)收購(gòu)這家企業(yè)的目的，就是為了突破IGBT技術(shù)。在運(yùn)營(yíng)初期由于出現(xiàn)虧損，寧波比亞迪一度不被外界看好，當(dāng)時(shí)一些媒體也對(duì)比亞迪的這一收購(gòu)發(fā)出質(zhì)疑。

第三代半導(dǎo)體材料SiC（碳化硅）芯片

時(shí)間是最好的答案，10年里，比亞迪打破了歐洲、日本的技術(shù)壟斷，將IGBT技術(shù)從1.0迭代到4.0，這時(shí)，人們?cè)俅慰吹搅吮葋喌险崎T人王傳福的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)。以當(dāng)時(shí)的環(huán)境來(lái)看，王傳福的確是一個(gè)有眼光的人。2008年正值全球金融危機(jī)，很多企業(yè)都在業(yè)務(wù)收縮，而在別人都不看好的情況下，比亞迪收購(gòu)了因破產(chǎn)拍賣的寧波中緯。這次布局，既是源于一個(gè)企業(yè)家的戰(zhàn)略眼光，也來(lái)自于一位技術(shù)型領(lǐng)軍者突破核心技術(shù)的迫切愿望。

電動(dòng)“中國(guó)芯”愿景背后的意義

截至11月，比亞迪的IGBT累計(jì)裝車已經(jīng)超過(guò)50萬(wàn)輛，市場(chǎng)反饋良好。比亞迪第六事業(yè)部兼太陽(yáng)能事業(yè)部總經(jīng)理陳剛表示：隨著中國(guó)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的IGBT產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，現(xiàn)在可以很自豪地說(shuō)，在這個(gè)領(lǐng)域中國(guó)可以與德國(guó)、日本三分天下。

比亞迪認(rèn)為，IGBT在未來(lái)3-5年將成為制約新能源汽車發(fā)展的主要瓶頸之一：不僅是因?yàn)槌杀荆驗(yàn)楫a(chǎn)能不足導(dǎo)致的交貨周期延長(zhǎng)。根據(jù)富昌電子（Future Electronics LTD）的統(tǒng)計(jì)：2018年，應(yīng)用于新能源汽車的IGBT模塊的交貨周期最長(zhǎng)已達(dá)到52周（正常情況下為8-12周）。預(yù)計(jì)2018-2022年全球新能源汽車產(chǎn)量年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)30%，但同期車規(guī)級(jí)IGBT產(chǎn)量的年復(fù)合增長(zhǎng)率僅為15.7%。

對(duì)此陳剛表示，今年年底比亞迪IGBT晶圓的產(chǎn)能將擴(kuò)大到月產(chǎn)5萬(wàn)片，如果一輛車用一片，相當(dāng)于供應(yīng)5萬(wàn)輛車的產(chǎn)能。比亞迪規(guī)劃的下一步產(chǎn)能是，到2020年月產(chǎn)10萬(wàn)片晶圓，每年可供應(yīng)120萬(wàn)輛車裝車。

不僅供應(yīng)自身的整車，從明年開(kāi)始比亞迪將有一部分IGBT對(duì)外供應(yīng)。為了更開(kāi)放地支持外部客戶，比亞迪不只從產(chǎn)能上做準(zhǔn)備，在技術(shù)上也在做準(zhǔn)備。據(jù)比亞迪第六事業(yè)部高級(jí)研發(fā)經(jīng)理吳海平介紹：比亞迪車自己用的IGBT大部分為1200V規(guī)格，而大部分整車廠商用的是600-750V規(guī)格，比亞迪正在同步開(kāi)發(fā)600V-750V產(chǎn)品，預(yù)計(jì)明年一季度可以正式進(jìn)行認(rèn)證。

比亞迪對(duì)外發(fā)布的在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的愿景與規(guī)劃是，成為全球最大的車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體供應(yīng)商，立志使比亞迪功率半導(dǎo)體芯片在新能源汽車上的應(yīng)用，如高通之于手機(jī)、英特爾之于電腦。對(duì)于整個(gè)新能源汽車行業(yè)來(lái)說(shuō)，我們需要這樣有志向的企業(yè)，如果不能擺脫關(guān)鍵技術(shù)受制于人的境況，即使有再大的產(chǎn)銷量也沒(méi)有實(shí)質(zhì)意義。