近年來(lái)，汽車產(chǎn)業(yè)除了原材量?jī)r(jià)格上漲之外，聽(tīng)到最多的就是“缺芯”，一顆小小的芯片身價(jià)甚至翻了上百倍，即便如此仍然是“一芯難求”，這也導(dǎo)致全球各大車企都曾因?yàn)槿鄙傩酒M(jìn)而選擇減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。但就是在這樣的大環(huán)境下，有一家車企卻能獨(dú)善其身，它就是那個(gè)連芯片都要自己造的比亞迪。
一、目前國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
半導(dǎo)體號(hào)稱是科技界的“原油”，沒(méi)有半導(dǎo)體產(chǎn)品，任何科技產(chǎn)品都沒(méi)法生產(chǎn)。但是，國(guó)內(nèi)目前的芯片產(chǎn)業(yè)依然重度依賴進(jìn)口，不論是汽車領(lǐng)域還是其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)都受到波及。
在2021年，芯片成為我國(guó)第一大進(jìn)口商品，是石油的兩倍還多，進(jìn)口額近4400億美元，約2.8萬(wàn)億人民幣。芯片進(jìn)口額占GDP比例接近2.45%，中國(guó)每年進(jìn)口集成電路的金額占中國(guó)所有進(jìn)口金額的16%，也就是說(shuō)每進(jìn)口6塊錢的商品中，就有1塊錢是芯片，而這個(gè)數(shù)據(jù)還是在被美國(guó)制裁之后的數(shù)據(jù)。
我們確實(shí)應(yīng)該感謝美國(guó)的“當(dāng)頭一棒“，讓我們意識(shí)到芯片對(duì)于國(guó)家科技發(fā)展的重要性。從2019年5月華為芯片被制裁開(kāi)始，中美貿(mào)易戰(zhàn)已經(jīng)過(guò)去整整3年多的時(shí)間，國(guó)家也在近些年開(kāi)始大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，到2021年中國(guó)的芯片產(chǎn)能已達(dá)到日產(chǎn)10億顆，但這其中還包括了在中國(guó)設(shè)廠的境外企業(yè)，如臺(tái)積電，三星，海力士等。所以刨除掉境外企業(yè)，目前國(guó)內(nèi)芯片生產(chǎn)依然十分落后。
其實(shí)國(guó)家早就注意到了這一狀況，并且制定了一系列方案來(lái)應(yīng)對(duì)，但到目前為止，并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。2015年《中國(guó)制造2025》計(jì)劃出爐，半導(dǎo)體自制，成為該計(jì)劃的重點(diǎn)核心產(chǎn)業(yè)。2025計(jì)劃中設(shè)定：到2020年，半導(dǎo)體自給率達(dá)到40%，2025年要達(dá)到70%。
如今已經(jīng)2022年，如果將所有國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的芯片都算上（很多都是低端芯片），自給率也只有36％，而2019年我國(guó)芯片自給率為30%左右，也就是說(shuō)兩年的時(shí)間自給率增加了6%，平均每年增加僅3%，如果按照這個(gè)增速，到2025年我國(guó)芯片自給率也僅僅達(dá)到48%，與70%自給率這個(gè)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。要達(dá)到2025年70%自給率這個(gè)目標(biāo)，國(guó)產(chǎn)芯片仍然還有很遠(yuǎn)的路要走。所以說(shuō)，目前中國(guó)的芯片生產(chǎn)能力不足，很容易被卡脖子，尤其是高端芯片的生產(chǎn)以及汽車芯片。
根據(jù)2021年中汽協(xié)數(shù)據(jù)，我國(guó)汽車芯片自給率只有5%左右，這也是為何上海疫情爆發(fā)之后，許多汽車主機(jī)廠因?yàn)槿鄙傩酒．a(chǎn)的原因所在，就是因?yàn)樘^(guò)于依賴進(jìn)口芯片。
二、一段芯事：比亞迪自研芯片歷史
提起比亞迪，很多人的第一印象是個(gè)汽車品牌。其實(shí)，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，比亞迪也堪稱國(guó)產(chǎn)芯片“先行者”。比亞迪在2002年成立IC（集成電路）設(shè)計(jì)部，與造車和電池計(jì)劃幾乎同時(shí)起步。目前，比亞迪芯片已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用甚至是盈利。比亞迪擁有已授權(quán)專利1167 項(xiàng)，建立起了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，在芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、模塊封裝與測(cè)試、系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用測(cè)試等環(huán)節(jié)均有一定建樹(shù)。特別是在功率半導(dǎo)體、車規(guī)級(jí)芯片IGBT、SiC的研發(fā)方面，比亞迪有著5年打破外企壟斷，13年追平國(guó)際一流的輝煌業(yè)績(jī)。
IGBT，又稱“絕緣柵雙極型晶體管”，它像是一種承擔(dān)“開(kāi)關(guān)”功能的半導(dǎo)體器件，通過(guò)在電子設(shè)備中的高效快速開(kāi)關(guān)，完成電流類型的轉(zhuǎn)換和放電規(guī)模掌控。IGBT器件類型有很多，比如應(yīng)用于高鐵領(lǐng)域的、航天領(lǐng)域的、汽車領(lǐng)域的，乃至工程設(shè)備領(lǐng)域的等等，而比亞迪聚焦的就是車規(guī)級(jí)IGBT芯片。
2009年成功研發(fā)出第一代IGBT芯片，一舉打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷，并且在2018年，比亞迪還推出了IGBT4.0芯片。截止2020年底，比亞迪IGBT芯片累計(jì)裝車已超100萬(wàn)輛，單車行駛里程超100萬(wàn)公里。
目前，比亞迪已經(jīng)研發(fā)成功IGBT6.0，采用了90納米工藝制程，在所有車用芯片中是最小的。與幾納米的手機(jī)芯片不同，車載芯片的技術(shù)核心是工藝的成熟度，由于其特殊的使用環(huán)境，車載芯片也不需要做到那么小，車載芯片更重視的是可靠性、耐用性以及制造成本。并且從比亞迪的招股書中可以看到，比亞迪IGBT采用IDM模式，能夠自行設(shè)計(jì)、制造與封裝。
比亞迪IGBT已經(jīng)連續(xù)三年拿下車規(guī)級(jí)IGBT模塊全球第二、國(guó)內(nèi)廠商第一的成績(jī)，但與排名第一的英飛凌相比，差距還是相當(dāng)懸殊的。目前，英飛凌依然占據(jù)國(guó)內(nèi)份額的60%-70%之間，而比亞迪則穩(wěn)定在15%左右。當(dāng)然，這與比亞迪長(zhǎng)期奉行“自用優(yōu)先”的發(fā)展路線也有關(guān)聯(lián)。不過(guò)，隨著比亞迪半導(dǎo)體的拆分上市，未來(lái)幾年比亞迪IGBT的市場(chǎng)表現(xiàn)將有巨大的上升空間。
但隨著市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)車型的電池容量、電機(jī)功率、充電效率和損耗的要求提高，IGBT器件受制于材料特性，性能明顯出現(xiàn)瓶頸，器件和車廠紛紛轉(zhuǎn)向SiC（碳化硅技術(shù)）。據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示，在750V高壓狀態(tài)下，碳化硅（SiC）部件比相同的硅基IGBT部件能效增加8-12%，傳導(dǎo)損耗減少14%。此外，碳化硅可以在高頻狀態(tài)下穩(wěn)定工作，得益于此，以該材料制作的控制芯片不僅可以實(shí)現(xiàn)更快的開(kāi)關(guān)頻次（約為IGBT的5-10倍），同時(shí)開(kāi)關(guān)損耗比前者下降了75%，這就為相應(yīng)的軟件管理策略預(yù)留了更大的空間?！ 《赟iC模塊領(lǐng)域，比亞迪目前已經(jīng)推出1200V 1040A SiC功率模塊，突破了高溫封裝材料、高壽命互連設(shè)計(jì)、高散熱設(shè)計(jì)及車規(guī)級(jí)驗(yàn)證等技術(shù)難題。在2020年7月推出的比亞迪漢EV(參數(shù)|詢價(jià))，通過(guò)配備自研的碳化硅電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，達(dá)成了3.9秒的0-100km/h加速時(shí)間和更亮眼的續(xù)航里程。
雖然比亞迪在SiC領(lǐng)域有了比較大的突破，但從全球碳化硅市場(chǎng)占比看，比亞迪還排不上名次。目前科銳（CREE）占據(jù)了全球45％的市場(chǎng)份額，日本羅姆（Rohm）的子公司SiCrystal占據(jù)20％，II－VI占13％；中國(guó)企業(yè)方面，天科合達(dá)占到5.3％，山東天岳為2.6％，目前主要的市場(chǎng)份額仍掌握在以美歐日為首的國(guó)家手中?！ ?lái)源： 愛(ài)卡汽車網(wǎng)
