固守着“工程师”的一份痴迷和执拗，比亚迪十年创出四代IGBT芯片。迭代背后，是比亚迪，乃至全球电动汽车对低损耗、高功率、耐高压、更耐高温的功率半导体的渴望。

正如IGBT的源头——单晶硅，需要电子纯化，99.999999999%高纯度多晶硅；基于金刚石的线切割法将硅锭切成一片片晶圆，同一块硅锭产出晶圆越薄，产生的数量越多，生产成本将会下降，于是晶圆厂不懈追求着晶圆片的薄度；在晶圆这个地基上，层层叠叠堆积电路，逐层构建芯片的梁和柱。

从多晶硅到晶圆到芯片，每个过程都需要经历漫长的且充满挑战的调试、积累、升级周期。

至此，一代芯片诞生，但是已经历千锤百炼的它没有终结磨练。新能源汽车、云巴、云轨对功率半导体提出的需求快速更新，摩尔定律依然奏效。

比亚迪正式布局IGBT产业的步伐紧随自身电动汽车和新能源战略，行动极其紧凑。

成为“汽车大王”的梦想开始于2003年；2005年比亚迪微电子事业部组建IGBT研发团队，正式布局IGBT产业；2007年建立IGBT模块生产线，完成首款电动汽车IGBT模块样品组装；次年收购宁波中纬半导体，投资建设晶圆工厂；紧接着的2009年，IGBT 1.0芯片研发成功，通过中国电力电子协会组织的科技成功鉴定，标志着比亚迪自主研发IGBT芯片达到国际主流水平；2010年自主研发IGBT产品批量供货新能源汽车F3DM。

这就是那七年里比亚迪的举动。它充满了疯狂，外界认为王传福和比亚迪已经失控，尝试用骤跌的股价警告将王传福和比亚迪拉回电池正途。这种嘲讽、不解、质疑在08年收购宁波中纬时再度上演。无人知道王传福收购这家企业的真正用意。

乐鱼应该庆幸，王传福抵住了压力。不然在全球新能源汽车销量排名中就可能没有与特斯拉、日产相抗衡的自主品牌。国内的汽车品牌仍然会患上“技术恐惧症”，在MOS管和IGBT芯片需求上被英飞凌、三菱、富士电机以技术为矛牢牢把控在手中。

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)全称“绝缘栅双极晶体管”，其芯片与动力电池电芯并称为电动车的 “双芯”，是影响电动车性能的关键技术，其成本占整车成本的5%左右。它对于电动汽车的重要性和蕴含的盈利空间，强烈地吸引着在产业链上下游布局的比亚迪。

擅长小功率作战的MOS管芯片，虽然为手机、电脑带来更快的运行速度，但其耐压低，在高电压、大电流应用中损耗大的弱点，使之无法投入到大功率作战中。

导通压降小、耐压高、输出功率高的IGBT芯片此时露出它锋利的武器，吞噬着MOS的份额。对于电动车而言，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。

与初入造车行业便一鸣惊人不同的是，1.0代到2.5代IGBT芯片在电动汽车领域激起的涟漪微小，2017年前仅在比亚迪内部采用。市场内车规级IGBT市场主要由欧美及日本企业占据。

但是，从另一个角度来看，这何尝不是技术派的比亚迪微电子事业部厚积薄发的根基呢？批量装载于纯电动汽车F3DM上的IGBT 1.0、大规模配置于e6、K9等新能源车型上的IGBT 2.0芯片的模块，都是比亚迪IGBT芯片进化到4.0代路上的沉淀和积累。

《菜根谭》有言，“伏久者，飞必高，开先者，谢独早。知此，可以免蹭蹬之忧，可以消噪急之念。”幸而，进化路上，它坚守住了技术派的操守，终长成合抱之木。

如今，IGBT 2.5代在比亚迪全系的新能源汽车上已经得以大量的使用。它采用的是一种叫做平面栅非穿通型IGBT技术。相比新出的4.0代，2.5代在技术先进性上有所缺失，但它的高可靠性和稳定性为4.0代打下了坚实的升级基础。

比亚迪最新IGBT4.0芯片于2017年研发成功。它是一款基于目前最先进的场终止技术设计的IGBT芯片（又被称为软穿通或者轻穿通IGBT），在2.5代芯片的NPT基础上增加了复合场终止层，将芯片厚度从原来的180um减薄至120um（约两根头发丝直径）。

复合场终止层，即是比亚迪IGBT4.0代的秘密武器。除了实现芯片减薄的目的外，它还作用于IGBT开关器件的电流传输特性。

IGBT本身是一个非通即断的开关，导通时可以看作导线，断开时可以看作开路。在电机驱动控制器中，IGBT主要负责将动力电池传输的直流电转化为交流电。电流从上而下垂直穿过IGBT，直至抵达驱动电机。芯片越薄，电流所上面流过的路径就越短，损耗在芯片上的能量也就随之降低。

有人说，IGBT并不是一个理想开关，原因在于它在导通之时有饱和电压——Vcesat，造成导通损耗；在开关时也有开关能耗——Eon和Eoff。IGBT在它们的打击下性能减弱。若IGBT受到的损耗降低，整车电耗也将明显降低。

一句话来概括，为了降低整车电耗，必须有意将Vcesat和开关损耗降到更低。比亚迪对此的解决方案是，增加复合场终止层，减薄N-漂移区（漂移区的正向压降与厚度密切相关）。

场终止层是为了能够截止电场。“通过一个多层的场终止结构，优化电阻分布。”N-漂移区更薄，电阻越小，Vcesat损耗更低；更薄N-层导通时存储的过剩载流子总量更少，缩短关断时间，减少关断损耗。最终达到一个整体电耗的降低。

另一层面，Vcesat和Eoff是一对矛盾体，对同一代的IGBT技术来讲，Vcesat做小，Eoff就高了，反之亦然。它们必须相互妥协，相互折衷。这就到了考验芯片制造商技术的时候。

与2.5代IGBT相比，比亚迪IGBT 4.0代Eoff降低了30%，而且Vcesat也从2.25V降至2.05V。与主流产品相比，它在Vcesat和Eoff之间的平衡能力也更优异。

复合场终止层是作用在IGBT垂直方向的一个设计，另外比亚迪还通过精细化平面栅设计，将IGBT元胞（元胞的功能是降低导通压降、增加输出功率）的面积缩小51%。通常，一个IGBT芯片在结构上是由数十万个元胞组成。于是，元胞面积缩小后，同样的芯片中可包含更多的元胞，电流密度也由此提升20%。

与此同时，驱动门极（电压高低，决定门极给出开还是关的信号）启动的功率更低，并且加快开关速度，同样有利于降低整车能耗和系统干扰。

IGBT在芯片损耗、电流输出能力等方面的突出性能，为比亚迪插电式混合动力汽车赋予了“542”黑科技——“百公里加速5秒以内、全时电四驱、百公里油耗2升以内”。

数据显示，同等工况下，比亚迪IGBT 4.0代综合损耗较当前市场主流的IGBT降低了约20%。这意味着电流通过IGBT器件时，受到的损耗降低，使得整车电耗显著降低。

以比亚迪全新一代唐EV为例，在其他条件不变的情况下，仅此一项技术，就成功将百公里电耗降低约3%。电流输出能力较当前市场主流的IGBT高15%，支持整车具有更强的加速能力和更大的功率输出能力。全新一代唐EV凭借百公里加速4.4秒、续航里程600公里（60km/小时等速续航下），获得消费者的高度认可，预售当天的订单便突破2000辆。

依托自身快速发展的电动汽车业务，比亚迪在由外资垄断的IGBT模块市场中赢取了一定的市场，成为了国内第一大车用IGBT供应商。

当前，随着新能源汽车的发展，IGBT的需求极具潜力。但是交货周期长，核心技术被外资巨头所把控，是制约国内新能源汽车产销量的主要瓶颈。

根据世界三大电子元器件分销商之一富昌电子（Future Electronics LTD）的统计，2018年，车规级IGBT模块的交货周期最长已经达到52周（IGBT的交货周期正常情况下为8-12周）。而2018-2022年，全球电动车年复合增长率达30%，但同期车规级IGBT市场的年复合增长率仅为15.7%。可以预见，未来几年全球车规级IGBT市场的供应将愈加紧张。

比亚迪微电子IGBT产品中心产品总监杨钦耀直接以“大缺货”来形容功率器件未来3到5年的供应。“整个市场跟不上整车的发展，它的节奏太慢了。产能会是个大问题。现在看起来全球的IGBT产能全部加起来，如果按照乐鱼当前的需求预测的话，都满足不了。需要新建许多的新工厂才行。但是新建工厂不是一两年就可以搞定的。”据NE时代了解，英飞凌目前正在投资一个12寸晶圆厂，但实际真正投产的要到2021年。

对其他车企而言，放在他们面前的是日益增高的采购成本和供不应求的挑战，而对于比亚迪却意味着机遇。

“2012年开始比亚迪自主开发的IGBT芯片大批量应用于自己的电动汽车中，从目前看，正在大批量应用的已经走到第二代Pin-fin底板全桥模块，其中V-315更是全球装车量最多的全桥IGBT模块。”比亚迪第六事业部高级研发经理吴海平介绍称。而且其第三代双面散热模块将在2018年第四季度量产，第四代新型器件——SiC模块V-305封装将在2019年量产。

从2009年少有出货量到2018年前7个月的27.8万只，十年间比亚迪IGBT模块累计出货量达到130多万只。

IGBT模块方面，比亚迪的产能已经能够满足年产50万辆车的使用，明年按照规划将翻一番。相对因功率器件扩产周期比较长，趋向保守的国外巨头，比亚迪的动作更为迅猛。

10年4代芯片130多万只，这些数字足以彰显比亚迪车规级IGBT在应用层面的验证之充分。比亚迪所用的IGBT功率器件电压多在1200V，适用于750V及以下的平台电压。而行业内的用户多采用650V和750V的功率器件，于是比亚迪正在同步开发相关器件。据比亚迪第六事业部兼太阳能事业部总经理陈刚透露，现在初步的一些测试结果都还不错，在明年的一季度公司就可以正式地开始进行认证。

无论是技术，还是产能，比亚迪都在做好支持外部客户的准备。今年6月中旬，比亚迪IGBT模块拿到了集团外汽车客户的首个批量订单，标志着比亚迪汽车级IGBT模块正式走向外部市场。

4.0代并不是终点，比亚迪将继续挖掘IGBT的潜力，未来还会推出5.0代、6.0代。这给了乐鱼极大的想象空间。众所周知，比亚迪不仅在布局新能源汽车，而且在推进云巴、云轨业务。它们对器件本身的要求都更为严苛。在这些应用的带动下，IGBT将向轨道交通主要使用的2500V~6500V高压技术演变。

需要注意的是，比亚迪及其他功率半导体企业业已预见到，IGBT的硅基材料性能可能无法满足未来更高的需求。现在，它们已开始寻求更低芯片损耗、更强电流输出能力、更耐高温的全新半导体材料。

据悉，比亚迪已投入巨资布局第三代半导体材料SiC，并将整合材料（高纯碳化硅粉）、单晶、外延、芯片、封装等SiC基半导体全产业链，致力于降低SiC器件的制造成本，加快其在电动车领域的应用。

在前不久的IGBT 4.0技术解析会上，比亚迪宣布，已经成功研发了SiC MOSFET（汽车功率半导体包括基于硅或碳化硅等材料打造的IGBT或 MOSFET等），有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车。预计到2023年，比亚迪将在旗下的电动车中，实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代，将整车性能在现有基础上再提升10%。

“SiC MOSFET将成为比亚迪电动车性能持续迭代更新的新一代‘杀手锏’。”总经理陈刚直言。随着大批量应用，SiC器件成本将急剧下降，高续航里程（>400km）的纯电动车驱动部分，将可能首先被SiC器件取代。

现今，SiC器件在主电机驱动上面临的最大问题是成本太高，相当于IGBT的5到10倍。今后几年，IGBT仍然将发挥主要作用。

未来八年里，传统行业对IGBT的需求虽在增长，但速度极为缓慢，更多的是来自于新能源汽车的增长。新能源IGBT需求呈现出爆发式增长。“2025年车用IGBT需求量将占总体需求量50%左右。”

据吴海平介绍，比亚迪IGBT 4.0代电流覆盖了从25到200A，标准型开关频率是1K~16KHZ，快速型为16K~25KHZ，可应用于汽车牵引动力驱动、车用空调变频与制热、汽车转向助力系统、工业感应加热电器、电焊机、变频器等。

契机，已经到来！

若说是消费类电子、工业电子的应用带动比亚迪切入功率器件开发业务，汽车电子不仅丰富其芯片矩阵，而且将微电子事业部的生命体带到了一个新的高度。

将触角伸入半导体器件，最早开始于2002年IC设计部的成立。若继续追根溯源，初时从事消费类电子、工业类电子领域的半导体业务，是拥有手机代工产业的比亚迪在手机产业链上下游快速延伸的结果。

比亚迪重点布局的指纹识别芯片，在国内嵌入式领域市场占有率最高；在索尼、三星牢牢把控着手机用CMOS图像传感器领域的高端市场之时，其CMOS图像传感器在智能穿戴行业市场占有率依然最高。其电动式触摸按键控制芯片家电行业品牌客户出货量最高，多节保护IC在国内电动工具市场占有率最高。

造车与半导体的关系亦是如此。

它像只饥饿的狮子，在电池制造遇到瓶颈之时，大胆开拓汽车业务。电动化、智能化、网联化又带来功率半导体、传感器、MCU使用量的增加。于是通过造车，它的产业链延伸至动力电池、车身、控制、功率半导体。

比亚迪率先在10万级及以下车型当中全系标配LED半导体。并且，它也实现了国内首款130万像素星光级车规CMOS图像传感器在车上的应用。

IGBT是它抓住新能源汽车的机遇杀进的又一个蓝海市场。掌握这项堪称电动车CPU的核心技术，比亚迪也在电动汽车领域把持了更多的定价权。

“比亚迪08年就投资建立晶圆工厂，当时车用IGBT需求根本看不到影子。如果不自己建厂，就无法找到合适的供应链。”电动汽车对IGBT的应用和需求刺激着比亚迪搭建从晶圆、芯片设计和制造、模块设计和制造的全产业链。

拥有整个产业链，是比亚迪的优势。若单单拿着它作为新能源汽车制造商、动力电池生产商的数据评述这家企业，似乎失了全面。

当前，比亚迪正在整合微电子产品的产业链，微电子事业部极有可能成为上市的公司。“对外开放后，单单功率器件板块可向百亿靠齐。”杨钦耀在接受NE时代记者采访时表示。

王传福曾说：“企业如同生命体一般，经受不住一项业务衰落和另一项业务兴起之间的一个时间间隔。它们在核心产业衰退之前必须毫不迟延地创造新业务。”走出“保温箱”的微电子，即是比亚迪未来所依靠的新业务之一。