芯片成為中國科技行業(yè)高度受關(guān)注的核心技術(shù)，而在高鐵上芯片也曾成為中國高鐵之痛，被德國和日本賺取了巨額的利潤，還被它們嘲諷中國造不了，不過如今它們卻再也笑不出了。

對(duì)于高鐵來說，IGBT芯片可謂是它的心臟，它需要控制著高鐵的電壓、電流，確保高鐵列車穩(wěn)定地以300公里時(shí)速高速行駛，還能根據(jù)指令準(zhǔn)確控制列車進(jìn)站停靠準(zhǔn)確，而這枚關(guān)鍵的芯片此前卻是由日本和德國壟斷。

西方曾嘲諷中國的高鐵患有心臟病，因?yàn)橹袊?dāng)時(shí)無法生產(chǎn)出IGBT芯片，需要依賴西方的技術(shù)，而壟斷著IGBT芯片的日本和德國也對(duì)此開出天價(jià)，一枚IGBT芯片開出2萬元的高價(jià)，每年從中國賺取12億元。

為了解決核心技術(shù)受制于人的窘境，2006年中車株洲等多家國內(nèi)高鐵企業(yè)聯(lián)手投入巨資研發(fā)IGBT芯片，用了6年時(shí)間攻克關(guān)鍵技術(shù)，2012年中國投產(chǎn)首條生產(chǎn)線，由此逐漸解決了IGBT芯片受制于人的局面。

中國自研的高鐵用IGBT芯片被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的高鐵后，運(yùn)行多年證明了中國自研的IGBT芯片完全達(dá)到了世界先進(jìn)水平，而且成本更低，每顆IGBT芯片的價(jià)格只要1000元，從此日本和德國的IGBT芯片被擠出了中國市場(chǎng)，如今中國的高鐵用IGBT芯片不會(huì)單獨(dú)對(duì)外出售，而只會(huì)與高鐵列車一起整體打包出售。


IGBT芯片：被封鎖的核心技術(shù)

2004年，中國從國外引進(jìn)高鐵技術(shù)，希望用市場(chǎng)換技術(shù)，在招投標(biāo)時(shí)，德國西門子公司積極參與，但是在技術(shù)轉(zhuǎn)讓說明上，卻明確地標(biāo)注出幾種無法轉(zhuǎn)讓的核心技術(shù)，其中就包含了傳動(dòng)和控制電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的IGBT。

參與技術(shù)引進(jìn)的中國工程院院士、原中車株洲董事長(zhǎng)丁榮軍教授后來回憶說，“當(dāng)時(shí)我看到這個(gè)很傷心，但反過來也激發(fā)了我們?nèi)ヅΦ膭?dòng)力?！?/span>

德國人之所以注明這樣的條款，自然是有原因的。

IGBT是高鐵牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，而牽引傳動(dòng)系統(tǒng)又是高鐵的“心臟”。

要知道，德國西門子的高鐵技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)總共也不過6億元人民幣，其中一個(gè)八列動(dòng)車組的152個(gè)IGBT芯片成本就高達(dá)200萬元，單個(gè)IGBT芯片超過上萬元，現(xiàn)在一個(gè)IGBT也不過千元左右，兩者差距十倍以上，這還沒算上貨幣貶值的因素。

價(jià)格貴的讓人心疼，但是你又不得不買，而且每次進(jìn)貨都得提前一年左右訂貨。

從2004年引進(jìn)高鐵列車開始，每年中國的高鐵列車都需要進(jìn)口約十萬個(gè)IGBT模塊，價(jià)值超過人民幣12億元。

德國西門子就是吃定我們沒有IGBT技術(shù)，靠著壟斷的優(yōu)勢(shì)，不僅要賺我們的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)，更要賺后續(xù)的零部件費(fèi)用。

那么，我們?yōu)槭裁磿?huì)被IGBT卡住脖子？最直接的原因，就是我們起步得太晚。

IGBT芯片的起源，可以追溯到上個(gè)世紀(jì)70年代。

當(dāng)時(shí)全球接連爆發(fā)了兩次石油危機(jī)，石油資源不足導(dǎo)致西方國家陷入了嚴(yán)重的滯脹之中，西方各國都開始思考節(jié)能以及保證能源安全的問題。

替代石油的首要選擇，無疑就是來源廣泛、用途眾多的電力了。

但是，當(dāng)時(shí)電力設(shè)備中使用的能源轉(zhuǎn)化器（MOS管）存在很大的缺陷，它不能承受較高的電壓，工作時(shí)的電流也比較小，導(dǎo)致它無法用于大功率的電器上，使用場(chǎng)景非常有限。

為了解決這一問題，西方各國都開始在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域加大投入。終于在1980年，美國通用電氣公司的科學(xué)家B.賈揚(yáng)·巴利加，發(fā)明了第一代IGBT芯片，成功的解決了MOS管存在的問題。

而在看到IGBT芯片的潛力之后，德國西門子、日本三菱、富士也都相繼開始研制IGBT芯片，尤其是電力設(shè)備發(fā)達(dá)的德國，在這一方面的投入更大，取得的成就也更加輝煌。

1988年，德國西門子研制出其第一代IGBT芯片；接著在1990年，又推出了第二代的改進(jìn)型的IGBT；到1999年，西門子拆分了旗下半導(dǎo)體部門，成立了一家獨(dú)立的新公司，也就是后來壟斷IGBT行業(yè)二十多年之久的英飛凌。

在引進(jìn)高鐵的2004年，英飛凌的IGBT芯片已經(jīng)發(fā)展了二十多年，產(chǎn)品已經(jīng)更新到了第六代，而國內(nèi)卻還沒有任何一家生產(chǎn)IGBT芯片的企業(yè)，中間的差距大得難以想象。

所以，德國西門子在轉(zhuǎn)讓高鐵技術(shù)時(shí)，其實(shí)就已經(jīng)打定算盤，在IGBT芯片上，這筆學(xué)費(fèi)我們是交定了，而且隨著計(jì)算機(jī)和各種信息科技的發(fā)展，IGBT的更新迭代越來越快，應(yīng)用范圍也越來越廣。

中國開始逐漸認(rèn)識(shí)到IGBT的重要性。

2006年起，國家開始大力扶持IGBT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在《國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，將IGBT列為15個(gè)重點(diǎn)技術(shù)之一。

之后，又劃出專項(xiàng)資金用于支持IGBT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在政策鼓勵(lì)和引導(dǎo)下，一批中國企業(yè)開始嘗試進(jìn)軍IGBT產(chǎn)業(yè)，打破西方國家的壟斷。

這其中成績(jī)最為亮眼的企業(yè)有兩家，一家是國企——中車株洲，專注在高鐵設(shè)備的研究，還有一家就是比亞迪。


比亞迪IGBT芯片：在質(zhì)疑中殘存

2003年，王傳福收購秦川汽車正式進(jìn)軍汽車市場(chǎng)。

比亞迪是做電池起家的，在進(jìn)入汽車領(lǐng)域之后，就一直想要將電池與汽車結(jié)合起來，發(fā)展新能源汽車。

在初步的嘗試中，比亞迪就遇到非常尷尬的問題。

當(dāng)時(shí)的電動(dòng)車在還屬于新興產(chǎn)業(yè)，全球相關(guān)的企業(yè)都很少，沒有幾家企業(yè)能生產(chǎn)配套的設(shè)備，因此比亞迪必須從頭開始研究，再加上比亞迪當(dāng)時(shí)的體量非常小，并不被市場(chǎng)看好，自然也沒有人愿意配合比亞迪搞電動(dòng)車的配套。

于是他們被迫自己研發(fā)三電、自己搞整車設(shè)備，甚至連汽車的模具都得自己造，逐漸走上自研核心設(shè)備的道路，俗稱：垂直整合戰(zhàn)略。

其中在研究三電時(shí)，比亞迪發(fā)現(xiàn)電力從電池到電機(jī)的過程中，IGBT芯片是繞不開的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是當(dāng)時(shí)市面上都是工業(yè)IGBT芯片，沒有電動(dòng)車配套的IGBT給比亞迪用，而且這東西特別貴，大量采購會(huì)影響整車的價(jià)格，所以他們就想著能不能也自己搞一下。

2005年時(shí)，比亞迪第六事業(yè)部就成立了IGBT部門，專門組裝和自研IGBT芯片，屬于國內(nèi)最早進(jìn)軍IGBT領(lǐng)域的企業(yè)之一。

IGBT也屬于芯片的一種，因此它也需要EDA設(shè)計(jì)軟件、需要流片、制造等，自己造的難度非常高。

比亞迪又是剛剛從電池領(lǐng)域跨界生產(chǎn)汽車，在半導(dǎo)體領(lǐng)域沒有任何的基礎(chǔ)，因此比亞迪初期的自研并不順利，只能從代工并且購買其他企業(yè)生產(chǎn)的IGBT進(jìn)行研發(fā)，而代工對(duì)象就是英飛凌的IGBT芯片。

不過在代工一段時(shí)間后，比亞迪發(fā)現(xiàn)英飛凌很多技術(shù)都是保密的，僅僅通過代工并不能真正掌握IGBT芯片設(shè)計(jì)和研發(fā)技術(shù)，最終淪為外國公司血汗工廠。

在2008年，比亞迪的董事長(zhǎng)王傳福決定賭把大的，他從有限的資金中擠出1.7億元，收購了寧波中緯半導(dǎo)體公司。

中緯前身是臺(tái)積電的一家被淘汰的工廠，主要做芯片代工業(yè)務(wù)，因?yàn)橘Y金不足、產(chǎn)線老化等問題，已經(jīng)陷入嚴(yán)重的虧損，就連當(dāng)?shù)卣疾辉敢饨邮苓@個(gè)爛攤子。

而王傳福卻看中他們的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)能力和研發(fā)團(tuán)隊(duì)，于是比亞迪這才斥巨資收購這家企業(yè)。

這筆交易就像當(dāng)初比亞迪收購秦川汽車一樣，被大眾看衰，很多人把他們當(dāng)做冤大頭，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的中國在IGBT上確實(shí)與國外差距太大，幾乎沒有任何突圍的可能。

比亞迪頂住了外界的壓力，不惜頂著虧損砍掉了不少中緯半導(dǎo)體原本的代工業(yè)務(wù)，把整個(gè)公司完全整合進(jìn)比亞迪的產(chǎn)業(yè)鏈中，專門從事IGBT等車用半導(dǎo)體的研制。

2009年，比亞迪推出了自主研制的“IGBT 1.0”芯片，一舉打破了西方國家在IGBT車載芯片領(lǐng)域的壟斷，實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破。

然而這是一次叫好不叫座的技術(shù)蛻變，因?yàn)镮GBT 1.0就是第一代半導(dǎo)體技術(shù)，早就被西方給淘汰了，比亞迪自己的汽車也沒辦法大量應(yīng)用這個(gè)芯片，只能作為技術(shù)儲(chǔ)備。

好不容易研發(fā)出來的東西無法使用，很多等著看笑話的人就更開心了，于是他們更加看衰比亞迪半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，各種“比亞迪將要虧損20億”的傳言滿天飛，比亞迪的股價(jià)也因此大跌。

這種看衰中國芯片其實(shí)是當(dāng)時(shí)社會(huì)的縮影，華為當(dāng)初成立芯片業(yè)務(wù)也被很多人看衰，芯片作為高端設(shè)備的核心部件，難度自然很高，但更多的是他們打心里就沒覺得中國制造業(yè)能夠成功超越歐美。

但是他們卻忘記了不管是華為還是比亞迪，他們都不是單獨(dú)做芯片去與歐美競(jìng)爭(zhēng)，而是將它當(dāng)做主營業(yè)務(wù)的一個(gè)垂直戰(zhàn)略，盈利都是次要的，未來才是他們看重的。

比亞迪IGBT也是如此，他們并不需要半導(dǎo)體業(yè)務(wù)盈利，比亞迪需要的是解決IGBT這個(gè)核心設(shè)備配套問題，就像秦川汽車一樣，只要能支撐起比亞迪的電動(dòng)車戰(zhàn)略，那么它就是一筆成功交易。

因此，在這之后，比亞迪并沒有放棄IGBT的研發(fā)，反而不斷地更新迭代，在之后的幾年時(shí)間里陸續(xù)推出IGBT 2.0以及IGBT 2.5芯片，比亞迪半導(dǎo)體業(yè)務(wù)距離成功只差一個(gè)契機(jī)。


多年蟄伏，終于一飛沖天

2014年，比亞迪終于等到一飛沖天的機(jī)會(huì)。

這一年國家出臺(tái)了對(duì)新能源汽車的補(bǔ)貼政策，新能源汽車正式成為中國汽車重點(diǎn)發(fā)展方向。

IGBT芯片作為電動(dòng)車核心器件自然也受到各大企業(yè)的關(guān)注，西方很多IGBT巨頭開始研發(fā)相關(guān)的配套。

而比亞迪籌備了多年IGBT芯片一下子備胎轉(zhuǎn)正，無縫銜接比亞迪新能源汽車垂直供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略，他們研發(fā)的第二代和第三代IGBT也被大量用在比亞迪的汽車上，據(jù)統(tǒng)計(jì)截止2020年時(shí)，比亞迪就有超過100萬車輛應(yīng)用了這兩代產(chǎn)品。

想想看如果沒有當(dāng)初對(duì)于IGBT的堅(jiān)持，比亞迪汽車還能這么強(qiáng)嗎？答案當(dāng)然是否定的，因?yàn)楸葋喌虾诵娜?、混?dòng)技術(shù)都離不開這玩意。

但這還不是比亞迪最大的成果。

隨著比亞迪新能源汽車銷量的暴漲，比亞迪的IGBT技術(shù)也隨之飛速發(fā)展，2018年，比亞迪推出了“IGBT 4.0”芯片，不僅達(dá)到了國外同一階段IGBT的主流性能水平，在部分性能指標(biāo)上還實(shí)現(xiàn)了反超。

其電流輸出能力較當(dāng)時(shí)市場(chǎng)主流的IGBT高15%，溫度循環(huán)壽命更是相當(dāng)于其他市場(chǎng)主流IGBT的10倍以上。

不止步于前，再創(chuàng)輝煌

比亞迪半導(dǎo)體主要產(chǎn)品是IGBT。在功率半導(dǎo)體方面，比亞迪半導(dǎo)體擁有從芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、模塊封裝與測(cè)試到系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用測(cè)試的全產(chǎn)業(yè)鏈IDM模式。2019年-2020年，比亞迪半導(dǎo)體在中國新能源乘用車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器用IGBT模塊全球廠商中排名第二，位于英飛凌之后，在國內(nèi)廠商中排名第一。

比亞迪半導(dǎo)體的另一個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)品是MCU，MCU即微控制單元，是汽車智能化控制的核心。按照其官方披露的數(shù)據(jù)，比亞迪半導(dǎo)體生產(chǎn)的車規(guī)級(jí)MCU已批量裝載在比亞迪全系列車型上，已累計(jì)裝車超700萬顆。

雖然比亞迪半導(dǎo)體在國內(nèi)市場(chǎng)的份額占比較大，但從全球市場(chǎng)來看仍較小。IGBT全球市場(chǎng)主要廠家包括英飛凌、三菱、富士電機(jī)、安森美和ABB等，前五大企業(yè)在全球市場(chǎng)的市場(chǎng)份額超過70%。比亞迪半導(dǎo)體前面的路還很長(zhǎng)，尤其是高端汽車芯片的制造。在車規(guī)級(jí)芯片中，其主要產(chǎn)品是IGBT、SiC器件、IPM、MCU等，用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、整車熱管理、車身控制系統(tǒng)等，比亞迪尚未涉足SoC芯片。另外在“車身控制”，以及自動(dòng)駕駛所需的計(jì)算、存儲(chǔ)等領(lǐng)域，比亞迪半導(dǎo)體能力還未完全覆蓋。

放眼望去，在未來自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)，對(duì)于比亞迪半導(dǎo)體的難度又上了一個(gè)新臺(tái)階。困難既意味著挑戰(zhàn)，同時(shí)也意味著在新能源汽車芯片市場(chǎng)潛藏巨大的機(jī)會(huì)。

在美國卡中國半導(dǎo)體芯片脖子的時(shí)刻，比亞迪未來發(fā)展也面臨像華為一樣的挑戰(zhàn)，好在新能源汽車往智能汽車轉(zhuǎn)型還需要一段時(shí)間，比亞迪能否有一天解卡，還是一個(gè)未知數(shù)。