数据显示，2018年1-10月的全球新能源乘用车销量达到148.3万辆，预计全年将突破200万辆。全球主要国家的新能源乘用车销量中，中国在2018年1-11月新能源乘用车销量就高达88.6万辆，同比增幅84.8%，预计全年将超过100万辆。

  随着产销量攀升，新能源汽车的整体配套产业链也在同步迅猛发展。例如我们大家常常看到的动力电池产能高速扩张、新材料电池研究不停地改进革新以及用于电驱动技术的多级减速器等等。不过，在我们关注这些“明星”技术产业的同时，还有一个始终在后背默默付出、且在整车制造成本中仅次于动力电池的电子元器件显得愈发重要，它就是EV君今天要谈论的主角IGBT。

  IGBT为英文Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，中文名称为绝缘栅双极型晶体管。我们大家都知道，电动汽车在取消内燃机和传统变速箱后，尤以电机、电池、电控这三电系统最重要，而IGBT正是这些高压电驱动系统的关键组件之一。

  在一台纯电动汽车中，IGBT约占电机驱动系统成本的一半，而电机驱动系统占整车成本的15-20%，也就是说IGBT占整车成本的7-10%，是除电池之外成本第二高的元件，也决定了整车的能源效率。而且除电驱动系统外，整车包括高压充电机、空调系统等多个电气组件均需使用到IGBT。举例来说，一台特斯拉Model X使用132个IGBT管，由英飞凌公司（Infineon）提供。其中后电机为96个，前电机为36个，每个单管的价格大约为4-5美元，合计大约需650美元。

  从功能上来说，IGBT就是一个电路开关，只不过不像家里的电灯、电视等开关由物理按钮控制，它是由计算机控制通过电信号来开关的。对于电动汽车来说，IGBT的作用是交流电和直流电的转换，同时还承担了电压高低转换的功能。充电时是交流电，一定要通过IGBT转变成直流电然后输送给电池，过程中需要把220V电压转换成适当的电压后才能给电池组充电；电池放电时，通过IGBT把直流电转变成交流电机使用的交流电，同时起到对交流电机的变频控制，当然变压是必不可少的。

  IGBT是功率半导体器件，是电动车的核心部件之一，IGBT性能的好坏直接影响电动汽车的常规使用的寿命、功率释放速度、能耗表现等。

  预计2022年全球新能源汽车年产销量将达到600万辆，2018-2022年年均复合增长率达30%。但同期车规级IGBT市场的年均复合增长率仅为15.7%（IGBT产业整体同期为8.2% ）。能预见，未来几年全球车规级IGBT市场的供求将愈加紧张。而在中国，这个情况或许会更为严峻。按照此前工信部、发改委、科技部联合发布的《汽车产业中长期发展规划》，2020年单年和2025单年，中国新能源汽车的年产量将分别达到200万辆和700万辆。

  由此预测，2018-2020年和2020-2025年间中国新能源汽车的增速将分别达到40%和28.47%。在此背景下，车规级IGBT主要依赖进口的中国面临的供应形势将非常严峻。

  制约国内IGBT行业发展的困难最重要的包含芯片设计难度较高、加工精度要求比较高、圆晶制造工艺难度大以及缺乏对应的高新技术设备等。举个例子，在圆晶薄片加工处理上，采用最新的1200V FS技术的IGBT，需要将晶圆减薄到120um的厚度，再进行10余道工序加工。过程中对厂房洁净度要求非常高，需要一级净化，一个零点几微米的微尘掉落在晶圆上，就会造成一颗IGBT芯片失效。

  而IGBT芯片仅有人的指甲大小，却要在其上蚀刻十几万乃至几十万的微观结构电路，仅能在50万倍的电子显微镜下查看。因此。IGBT被业内称为电动车核心技术的“珠穆拉玛峰”，长期以来，IGBT的核心技术始终掌握在国外厂商手里。

  令人欣慰的是，作为国内新能源汽车领导者，一向以技术自居的比亚迪正在努力的攀登这座高峰。十几年前，当外界还不看好电动车的前景、甚至对IGBT还不太了解的情况下，在2003年就开始布局电动车的比亚迪就预见IGBT将会是影响电动车发展的关键技术，在研发团队组建、产线建设等各方面投入重金，默默布局IGBT产业。

  ▶2009年9月，比亚迪IGBT芯片通过中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定，标志着中国在IGBT芯片技术上实现零的突破，打破了国际巨头的技术垄断。

  ▶目前，比亚迪是中国唯一一家拥有IGBT完整产业链的车企：包含IGBT芯片设计和制造、模组设计和制造、大功率器件测试应用平台、电源及电控等。

  经过十余年努力，比亚迪目前已成功研发出全新的车规级产品IGBT4.0，在芯片损耗、模块温度循环能力、电流输出能力等关键指标上，比亚迪IGBT4.0产品达到全球领先水平，成为车规级IGBT的标杆。比亚迪IGBT4.0在诸多关键技术指标上都优于当前市场主流产品，包括：

  1. 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。

  2. 同等工况下，综合损耗较当前市场主流的IGBT降低了约20%。这在某种程度上预示着电流通过IGBT器件时，受到的损耗降低，使得整车电耗明显降低。以比亚迪新新一代唐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%。

  3. 温度循环寿命能做到当前市场主流IGBT的10倍以上。这在某种程度上预示着比亚迪电动车在应对各种极端气候、路况时，能有更高的可靠性和更长的常规使用的寿命。此前，比亚迪电动车就以其优异的性能与稳定的可靠性，完成了从新疆吐鲁番的高温，到北欧的极寒、再到西藏高原的高海拔等全球最严苛自然环境的测试，并在全球300多个市场成功经历了各种各样的气候、路况、驾驶习惯的考验，得到普遍认可。

  在工艺指标方面，大规模应用的1200V车规级IGBT芯片的晶圆厚度上，比亚迪处于全球领先水平，可将晶圆厚度减薄到120um（约两根头发丝直径）；为保证产品质量，比亚迪IGBT生产环境的洁净度要求达到最高等级的一级，即指每立方英尺（0.0283立方米）中，直径超过0.5微米的微尘离子不能超过1个；晶圆的制造用水，标准需达到超纯水（也就是几乎去除氧和氢以外所有原子的水），为达到这个标准，需要经过20多层净化；为保证产品的质量，晶圆生产所需的光刻机需要保持平稳。

  在晶圆工厂，光刻机需要放在特制的防震台上，避免路过的车辆、甚至从旁经过的人的脚步对其的影响。此外，为了防震，晶圆工厂的地基需要打到岩石层。

  得益于在IGBT领域的成果，比亚迪电动汽车的超凡性能得以成功落地，并具有持续迭代升级的能力。在比亚迪IGBT对电流准确、有效的控制下，比亚迪新新一代唐EV的百公里加速时间达到行业领先的4.4秒。同时，比亚迪IGBT在芯片损耗、电流输出能力等方面的优异性能，极大提升驱动系统的工作效率，和电池等其他关键技术一起，将比亚迪新新一代唐EV等纯电动车的续航能力提升到了600公里（60KM/小时等速行驶情况下）。

  虽然在未来较长一段时间内，IGBT仍将供不应求。但比亚迪也已预见到，随着电动车性能不断地提升，对功率半导体组件提出了更高的要求，当下的IGBT也将逼近硅材料的性能极限。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，已成为学界和业界的普遍共识。

  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。

  比亚迪近日宣布，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%。

  十多年前，比亚迪打破国际巨头对IGBT的技术垄断，助力我国电动车的加快速度进行发展；今天，比亚迪推出了全新的车规级IGBT4.0，为我国汽车产业的换道超车，提供强大的“中国芯”。未来，伴随着SiC的推出与大规模应用，比亚迪立志成为全世界最大的车规级功率半导体供应商，使比亚迪功率半导体芯片对于新能源汽车的意义，如高通之于手机、英特尔之于电脑，成为（车规级）功率半导体领域的全球领导者，为“中国芯”腾飞添砖加瓦。