從被嘲諷造不出到打包出售，IGBT芯片完成中國式“蛻變”

芯片成為中國科技行業高度受關注的核心技術，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，確保高鐵列車穩定地以300公里時速高速行駛，還能根據指令準確控制列車進站停靠準確，而這枚關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，因為中國當時無法生產出IGBT芯片，需要依賴西方的技術，而壟斷著IGBT芯片的日本和德國也對此開出天價，一枚IGBT芯片開出2萬元的高價，每年從中國賺取12億元。

為了解決核心技術受制于人的窘境，2006年中車株洲等多家國內高鐵企業聯手投入巨資研發IGBT芯片，用了6年時間攻克關鍵技術，2012年中國投產首條生產線，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芯片被廣泛應用于國內的高鐵后，運行多年證明了中國自研的IGBT芯片完全達到了世界先進水平，而且成本更低，每顆IGBT芯片的價格只要1000元，從此日本和德國的IGBT芯片被擠出了中國市場，如今中國的高鐵用IGBT芯片不會單獨對外出售，而只會與高鐵列車一起整體打包出售。


IGBT芯片：被封鎖的核心技術

2004年，中國從國外引進高鐵技術，希望用市場換技術，在招投標時，德國西門子公司積極參與，但是在技術轉讓說明上，卻明確地標注出幾種無法轉讓的核心技術，其中就包含了傳動和控制電驅動系統的IGBT。

參與技術引進的中國工程院院士、原中車株洲董事長丁榮軍教授后來回憶說，“當時我看到這個很傷心，但反過來也激發了我們去努力的動力。”

德國人之所以注明這樣的條款，自然是有原因的。

IGBT是高鐵牽引傳動系統的核心部件，而牽引傳動系統又是高鐵的“心臟”。

要知道，德國西門子的高鐵技術轉讓費總共也不過6億元人民幣，其中一個八列動車組的152個IGBT芯片成本就高達200萬元，單個IGBT芯片超過上萬元，現在一個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。

價格貴的讓人心疼，但是你又不得不買，而且每次進貨都得提前一年左右訂貨。

從2004年引進高鐵列車開始，每年中國的高鐵列車都需要進口約十萬個IGBT模塊，價值超過人民幣12億元。

德國西門子就是吃定我們沒有IGBT技術，靠著壟斷的優勢，不僅要賺我們的技術轉讓費，更要賺后續的零部件費用。

那么，我們為什么會被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，可以追溯到上個世紀70年代。

當時全球接連爆發了兩次石油危機，石油資源不足導致西方國家陷入了嚴重的滯脹之中，西方各國都開始思考節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，當時電力設備中使用的能源轉化器（MOS管）存在很大的缺陷，它不能承受較高的電壓，工作時的電流也比較小，導致它無法用于大功率的電器上，使用場景非常有限。

為了解決這一問題，西方各國都開始在功率半導體領域加大投入。終于在1980年，美國通用電氣公司的科學家B.賈揚·巴利加，發明了第一代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，尤其是電力設備發達的德國，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型的IGBT；到1999年，西門子拆分了旗下半導體部門，成立了一家獨立的新公司，也就是后來壟斷IGBT行業二十多年之久的英飛凌。

在引進高鐵的2004年，英飛凌的IGBT芯片已經發展了二十多年，產品已經更新到了第六代，而國內卻還沒有任何一家生產IGBT芯片的企業，中間的差距大得難以想象。

所以，德國西門子在轉讓高鐵技術時，其實就已經打定算盤，在IGBT芯片上，這筆學費我們是交定了，而且隨著計算機和各種信息科技的發展，IGBT的更新迭代越來越快，應用范圍也越來越廣。

中國開始逐漸認識到IGBT的重要性。

2006年起，國家開始大力扶持IGBT產業的發展，在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中，將IGBT列為15個重點技術之一。

之后，又劃出專項資金用于支持IGBT產業的發展，在政策鼓勵和引導下，一批中國企業開始嘗試進軍IGBT產業，打破西方國家的壟斷。

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


比亞迪IGBT芯片：在質疑中殘存

2003年，王傳福收購秦川汽車正式進軍汽車市場。

比亞迪是做電池起家的，在進入汽車領域之后，就一直想要將電池與汽車結合起來，發展新能源汽車。

在初步的嘗試中，比亞迪就遇到非常尷尬的問題。

當時的電動車在還屬于新興產業，全球相關的企業都很少，沒有幾家企業能生產配套的設備，因此比亞迪必須從頭開始研究，再加上比亞迪當時的體量非常小，并不被市場看好，自然也沒有人愿意配合比亞迪搞電動車的配套。

于是他們被迫自己研發三電、自己搞整車設備，甚至連汽車的模具都得自己造，逐漸走上自研核心設備的道路，俗稱：垂直整合戰略。

其中在研究三電時，比亞迪發現電力從電池到電機的過程中，IGBT芯片是繞不開的關鍵環節，但是當時市面上都是工業IGBT芯片，沒有電動車配套的IGBT給比亞迪用，而且這東西特別貴，大量采購會影響整車的價格，所以他們就想著能不能也自己搞一下。

2005年時，比亞迪第六事業部就成立了IGBT部門，專門組裝和自研IGBT芯片，屬于國內最早進軍IGBT領域的企業之一。

IGBT也屬于芯片的一種，因此它也需要EDA設計軟件、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域跨界生產汽車，在半導體領域沒有任何的基礎，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生產的IGBT進行研發，而代工對象就是英飛凌的IGBT芯片。

不過在代工一段時間后，比亞迪發現英飛凌很多技術都是保密的，僅僅通過代工并不能真正掌握IGBT芯片設計和研發技術，最終淪為外國公司血汗工廠。

在2008年，比亞迪的董事長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體公司。

中緯前身是臺積電的一家被淘汰的工廠，主要做芯片代工業務，因為資金不足、產線老化等問題，已經陷入嚴重的虧損，就連當地政府都不愿意接受這個爛攤子。

而王傳福卻看中他們的半導體設計能力和研發團隊，于是比亞迪這才斥巨資收購這家企業。

這筆交易就像當初比亞迪收購秦川汽車一樣，被大眾看衰，很多人把他們當做冤大頭，因為當時的中國在IGBT上確實與國外差距太大，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體原本的代工業務，把整個公司完全整合進比亞迪的產業鏈中，專門從事IGBT等車用半導體的研制。

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車載芯片領域的壟斷，實現了從0到1的突破。

然而這是一次叫好不叫座的技術蛻變，因為IGBT 1.0就是第一代半導體技術，早就被西方給淘汰了，比亞迪自己的汽車也沒辦法大量應用這個芯片，只能作為技術儲備。

好不容易研發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體業務，各種“比亞迪將要虧損20億”的傳言滿天飛，比亞迪的股價也因此大跌。

這種看衰中國芯片其實是當時社會的縮影，華為當初成立芯片業務也被很多人看衰，芯片作為高端設備的核心部件，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，他們都不是單獨做芯片去與歐美競爭，而是將它當做主營業務的一個垂直戰略，盈利都是次要的，未來才是他們看重的。

比亞迪IGBT也是如此，他們并不需要半導體業務盈利，比亞迪需要的是解決IGBT這個核心設備配套問題，就像秦川汽車一樣，只要能支撐起比亞迪的電動車戰略，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，反而不斷地更新迭代，在之后的幾年時間里陸續推出IGBT 2.0以及IGBT 2.5芯片，比亞迪半導體業務距離成功只差一個契機。


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會。

這一年國家出臺了對新能源汽車的補貼政策，新能源汽車正式成為中國汽車重點發展方向。

IGBT芯片作為電動車核心器件自然也受到各大企業的關注，西方很多IGBT巨頭開始研發相關的配套。

而比亞迪籌備了多年IGBT芯片一下子備胎轉正，無縫銜接比亞迪新能源汽車垂直供應鏈的戰略，他們研發的第二代和第三代IGBT也被大量用在比亞迪的汽車上，據統計截止2020年時，比亞迪就有超過100萬車輛應用了這兩代產品。

想想看如果沒有當初對于IGBT的堅持，比亞迪汽車還能這么強嗎？答案當然是否定的，因為比亞迪核心三電、混動技術都離不開這玩意。

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技術也隨之飛速發展，2018年，比亞迪推出了“IGBT 4.0”芯片，不僅達到了國外同一階段IGBT的主流性能水平，在部分性能指標上還實現了反超。

其電流輸出能力較當時市場主流的IGBT高15%，溫度循環壽命更是相當于其他市場主流IGBT的10倍以上。

不止步于前，再創輝煌

比亞迪半導體主要產品是IGBT。在功率半導體方面，比亞迪半導體擁有從芯片設計、晶圓制造、模塊封裝與測試到系統級應用測試的全產業鏈IDM模式。2019年-2020年，比亞迪半導體在中國新能源乘用車電機驅動控制器用IGBT模塊全球廠商中排名第二，位于英飛凌之后，在國內廠商中排名第一。

比亞迪半導體的另一個關鍵產品是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據，比亞迪半導體生產的車規級MCU已批量裝載在比亞迪全系列車型上，已累計裝車超700萬顆。

雖然比亞迪半導體在國內市場的份額占比較大，但從全球市場來看仍較小。IGBT全球市場主要廠家包括英飛凌、三菱、富士電機、安森美和ABB等，前五大企業在全球市場的市場份額超過70%。比亞迪半導體前面的路還很長，尤其是高端汽車芯片的制造。在車規級芯片中，其主要產品是IGBT、SiC器件、IPM、MCU等，用于電機驅動控制、整車熱管理、車身控制系統等，比亞迪尚未涉足SoC芯片。另外在“車身控制”，以及自動駕駛所需的計算、存儲等領域，比亞迪半導體能力還未完全覆蓋。

放眼望去，在未來自動駕駛芯片市場，對于比亞迪半導體的難度又上了一個新臺階。困難既意味著挑戰，同時也意味著在新能源汽車芯片市場潛藏巨大的機會。

在美國卡中國半導體芯片脖子的時刻，比亞迪未來發展也面臨像華為一樣的挑戰，好在新能源汽車往智能汽車轉型還需要一段時間，比亞迪能否有一天解卡，還是一個未知數。