電車(chē)界的“英特爾”？比亞迪半導體到底有多強？
石油時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，芯片將成為未來(lái)20年最重要的戰略資源。
按照國家統計局的一份報告，2020年我國集成電路進(jìn)口數量達到5435億個(gè)，同比增長(cháng)超過(guò)22%，進(jìn)口總額為2.4萬(wàn)億元，同比增長(cháng)14.8%。
相比之下，2020年石油原油的進(jìn)口總額也僅為1.22萬(wàn)億，這也就說(shuō)芯片的進(jìn)口規模是石油的兩倍。而芯片需求的增多，除了因為智能手機、智能家電類(lèi)消費電子產(chǎn)品的普及之外，還因為汽車(chē)正處于快速電動(dòng)化、智能化的進(jìn)程當中。
因為疫情緣故，從去年年底開(kāi)始全球汽車(chē)芯片的供需就出現了失衡，其中微控制單元最為緊缺，一輛車(chē)搭載了上百個(gè)微控制單元，缺一個(gè)芯片就會(huì )影響到整輛車(chē)的生產(chǎn)。進(jìn)入2021年，所有車(chē)企依舊為芯片短缺問(wèn)題而焦慮。
而在最近，比亞迪推出DIP25系列IPM模塊，同時(shí)它也是行業(yè)領(lǐng)先的超小型封裝IPM，為下游汽車(chē)、3C企業(yè)提供了一個(gè)新選擇。
究竟IPM是什么？比亞迪這款DIP25 IPM又強在哪里呢？
「 IPM——變頻控制器的“大腦” 」
IPM（Intelligent Power Module）即智能功率模塊，里面包含高速/低功率的IGBT芯片、門(mén)級驅動(dòng)電路以及保護電路等等。你可以把它理解成一種帶檢測、保護電路的控制開(kāi)關(guān)，它可以通過(guò)數字信號實(shí)現精準的“開(kāi)”“關(guān)”控制，并且這個(gè)開(kāi)和關(guān)的速度可以達到每秒上萬(wàn)次。
要是僅從原理看，IPM和我們日常接觸到的電燈開(kāi)關(guān)沒(méi)本質(zhì)區別，只是它的“手速”比人類(lèi)快得多、而且還能承受更高的電壓、電流。
那要那么快的開(kāi)關(guān)有啥用？
這就要從交流電、直流電說(shuō)起。眾所周知，交/直流電各有優(yōu)勢，交流電發(fā)電成本低，適合遠距離傳輸，而且其電壓的變換也更容易。而直流電則適合使用化學(xué)電池去儲存。在半導體功率開(kāi)關(guān)誕生之前，兩者是無(wú)法自由、高效地互相轉換。而自從有了這個(gè)“高速開(kāi)關(guān)”之后，兩者終于能輕松轉換，而且還能隨意改變電壓、頻率。
這些受控的電能應用到許多場(chǎng)合，像微波爐、變頻空調、冰箱等等，目前變頻家電需要1～2顆IPM模塊，而隨著(zhù)節能減排以及智能化的升級，未來(lái)IPM模塊的需求量將會(huì )更加高。對于電動(dòng)車(chē)而言，IPM主要應用到電機驅動(dòng)器當中，通過(guò)改變電的特性去實(shí)現電機的精準控制，從而在功率輸出和效率之間取得平衡。
（使用IPM模塊的變頻空調）
目前比亞迪已經(jīng)推出了多款IPM產(chǎn)品，像DIP25系列是最新推出的超小型封裝智能功率模塊，它不僅封裝體積小、功耗低，抗干擾的能力也強，目前600V 15A以及20A已實(shí)現大規模量產(chǎn)，而30V也即將推出，縱觀(guān)目前業(yè)內也沒(méi)有同等封裝尺寸下能承受如此大電流、高電壓的產(chǎn)品。
DIP25集成了電源欠壓保護、過(guò)流保護、過(guò)溫保護和溫度電壓輸出功能，內置的高壓柵極驅動(dòng)電路（HVIC）提供了無(wú)需光耦隔離的驅動(dòng)功能，由于采用了分立的直流負端，所以可獨立監測逆變器的每一相電流。
與市面上的同類(lèi)產(chǎn)品相比，比亞迪DIP25 IPM模塊工作時(shí)溫升更小、集成化程度更高，高度的集成化有利于簡(jiǎn)化外部電路設計，減小電控板體積，提升能效。DIP25能應用到各類(lèi)電機驅動(dòng)器當中，包括變頻家電，新能源車(chē)。
除了DIP25 IPM之外，比亞迪在變頻伺服領(lǐng)域還推出了車(chē)規級PIM系列產(chǎn)品。PIM（Power Integrated Module）是將3相逆變電路、整流電路以及制動(dòng)電動(dòng)集成在一起的模塊，同樣廣泛應用在變頻器、伺服電機當中。
比亞迪半導體近年來(lái)對PIM進(jìn)行了產(chǎn)品系列化升級，形成了電壓650V-1200V、電流10A-200A的產(chǎn)品全覆蓋，而且其封裝形式與市場(chǎng)主流產(chǎn)品兼容，能滿(mǎn)足絕大部分應用場(chǎng)景的需求。目前比亞迪的PIM已經(jīng)批量應用到白色家電、工業(yè)變頻、伺服驅動(dòng)、商用空調等領(lǐng)域，并得到了行業(yè)頭部客戶(hù)的認可。
（比亞迪PIM系列產(chǎn)品參數）
「 IPM、PIM的核心就是IGBT 」
無(wú)論是IPM還是PIM，其核心都是模塊里面的IGBT芯片，比亞迪是國內唯一一家擁有IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈的車(chē)企，目前已經(jīng)發(fā)展到第六代（IGBT 5.0）。而IGBT就是那個(gè)“開(kāi)關(guān)”本體（IPM是“開(kāi)關(guān)”加上其他電路），它能直接決定電驅系統中直流、交流的轉換效率，決定電動(dòng)車(chē)扭矩和功率等核心指標。
在電驅系統中，這顆小小的芯片用量很大，例如特斯拉Model S的三相異步交流電機每一相驅動(dòng)單元就用了28顆塑封的IGBT芯片，三相就要用到84個(gè)，因此它也是新能源汽車(chē)成本構成中除動(dòng)力電池之外的大頭，約占整車(chē)成本的7～10%，根據中信證券的一份報告顯示，IGBT目前在插混車(chē)型上約占2500～3500元的成本，A級以上的純電車(chē)IGBT成本約為2000～4000元，豪華車(chē)則在5000元以上。
除了車(chē)之外，充電樁的核心零部件也離不開(kāi)IGBT芯片，毫不夸張地說(shuō)，IGBT就像廣東人飯桌上的雞，無(wú)雞自然就不成宴了。但長(cháng)期以來(lái)，IGBT被壟斷在少數外資IDM手上，例如英飛凌、三菱、富士電機三位加起來(lái)就占了全球市場(chǎng)的半壁江山，好在國內還有比亞迪以及斯達半導，不然就真被老外直接“卡脖子”了。
（全球10大IGBT廠(chǎng)家，中國斯達半導的市占率也僅為2.2%）
最新的一份數據顯示，比亞迪為國內純電乘用車(chē)市場(chǎng)供應了19.4萬(wàn)套IGBT，市占率（國內）達到18%。截至目前，比亞迪車(chē)用IGBT的裝車(chē)量已經(jīng)超過(guò)60萬(wàn)只，而隨著(zhù)比亞迪半導體業(yè)務(wù)獨立上市，IGBT的產(chǎn)能將增多，來(lái)滿(mǎn)足其他品牌的需求。
當然比亞迪還有另外一個(gè)“殺手锏”——SiC，目前比亞迪SiC MOSFET已經(jīng)成功研發(fā)，預計在3年內就會(huì )采用SiC替代傳統的硅基半導體，這樣的整車(chē)綜合能耗表現還能比現在提升約10%。
目前，比亞迪半導體已經(jīng)能自主完成包括芯片設計、晶圓制造、封裝測試等生產(chǎn)流程，并且已經(jīng)實(shí)現了MCU、BMS、電源保護IC、驅動(dòng)IC等零部件的量產(chǎn)。就像華為手握芯片一樣，面對汽車(chē)行業(yè)的變革，技術(shù)驅動(dòng)將重新構建整個(gè)行業(yè)的格局。而比亞迪這種能造車(chē)、能造電池，還能產(chǎn)芯片的企業(yè)一踏進(jìn)新能源賽道就已經(jīng)注定是王者。
「 技術(shù)為王，創(chuàng )新為本 」
90年代初，手機、BP機的出現開(kāi)啟了國人對數字產(chǎn)品的熱捧狂潮，此時(shí)在改革開(kāi)放最前沿的深圳已經(jīng)出現了不少生產(chǎn)第三方品牌鎳鉻充電電池的工廠(chǎng)，王傳福自然也不會(huì )放過(guò)這個(gè)“掘金”機會(huì )，靠研制電池起家，成立比亞迪。
三年后，比亞迪已經(jīng)賣(mài)出了1.5億塊鎳鎘電池，2003年更是超越日本三洋成為世界最大電池生產(chǎn)商。已經(jīng)成為“電池大王”的王傳�？粗辛舜蟊l(fā)的汽車(chē)行業(yè)，同年收購了西安秦川汽車(chē)之后正式進(jìn)入汽車(chē)制造與銷(xiāo)售領(lǐng)域，開(kāi)啟民族自主品牌汽車(chē)的發(fā)展征程。在馬斯克剛當上特斯拉董事長(cháng)的那一年，比亞迪就已經(jīng)把純電動(dòng)出租車(chē)EF3、電動(dòng)概念車(chē)ET以及混合動(dòng)力轎車(chē)Hybrid-S帶到了廣州車(chē)展。
后來(lái)更是一路開(kāi)掛，推出DM混動(dòng)、刀片電池、e平臺這些叫好又賣(mài)座的產(chǎn)品。直到疫情來(lái)臨，全球“缺芯”的背景下，比亞迪半導體業(yè)務(wù)才站到了臺前。
從最初的造電池，到代工手機，到生產(chǎn)汽車(chē)，再到芯片制造，比亞迪的商業(yè)版圖正不斷向外擴張。但唯一不變的是，哪門(mén)技術(shù)會(huì )被老外“卡脖子”，比亞迪就會(huì )去攻克它，這種持之以恒的不服輸精神已經(jīng)深深烙在了比亞迪的DNA當中。
“技術(shù)為王，創(chuàng )新為本�！睂Ρ葋喌蟻�(lái)說(shuō)，這從來(lái)都不是一句空話(huà)。而是真正的付諸于行動(dòng)。
來(lái)源：皆電網(wǎng)
