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比亚迪推电动车“CPU”,2019年或再亮“杀手锏”

1210日,比亚迪在宁波发布了在车规级领域具有标杆性意义的IGBT4.0技术,再一次展示出其在电动车领域的地位。这一晚,比亚迪将IGBT这个长期游离于人们视野、但又堪称电动车CPU的核心技术带到了聚光灯下。

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活动现场

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比亚迪IGBT4.0晶圆

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)全称绝缘栅双极型晶体管,其芯片与动力电池电芯并称为电动车的 “双芯,是影响电动车性能的关键技术,其成本占整车成本的5%左右。对于电动车而言,IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换,决定了车辆的扭矩和最大输出功率等。得益于在IGBT等核心技术领域的强大实力,比亚迪电动车的超凡性能得以落地并具备持续迭代升级的能力。

作为中国第一家实现车规级IGBT大规模量产、也是唯一一家拥有IGBT完整产业链的车企,此次发布会上,比亚迪还释放了另一重磅消息:比亚迪已投入巨资布局性能更加优异的第三代半导体材料SiC(碳化硅),有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车。预计到2023年,比亚迪旗下的电动车将全面搭载SiC电控。

比亚迪IGBT4.0

 

比亚迪推出IGBT4。0,引领车规级功率半导体发展

IGBT属于汽车功率半导体的一种,因设计门槛高、制造技术难、投资大,被业内称为电动车核心技术的“珠穆拉玛峰。此前,该技术主要掌握在国际巨头手中。

“比亚迪依靠自身强大的研发实力、人才的聚集、产业链的配套,在汽车功率半导体领域有了非常核心的突破,这个突破不是今天想,明天投入就能实现的,是积累了十多年的技术、人才和产业链才能实现的。”中国半导体行业协会IC设计分会副理事长周生明在活动现场如此表示。

 

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制造IGBT难度极大,在大规模应用的1200V车规级IGBT芯片的晶圆厚度上,比亚迪处于全球先进水平,可将晶圆厚度减薄到120um(约两根头发丝直径)。

 

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IGBT芯片打线(GIF图)

 

经过10余年的技术积累,比亚迪IGBT不断迭代更新。活动现场,中国电器工业协会电力电子分会秘书长蔚红旗表示:比亚迪在电动车功率半导体领域布局较早,而且真抓实干,中国的电动车发展不用担心被‘卡脖子’了。

此次推出的比亚迪IGBT4。0,在诸多关键技术指标上都优于当前市场主流产品,例如:

1.  电流输出能力较当前市场主流的IGBT15%,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%。这意味着电流通过IGBT器件时,受到的损耗降低,使得整车电耗显著降低。以比亚迪全新一代唐为例,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.  温度循环寿命可以做到当前市场主流IGBT10倍以上。这意味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使用寿命。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气候、路况、驾驶习惯的考验,得到广泛认可。

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比亚迪IGBT4.0较当前市场主流的IGBT:电流输出能力高15%,综合损耗降低了约20%。(GIF图)

 

厚积薄发,打造电动车性能标杆

在刚刚结束的2018广州车展上,比亚迪全新一代唐EV正式对外预售。其百公里加速4.4秒、续航里程600公里(60km/小时等速续航下)的性能获得消费者的高度认可,预售当天的订单便突破2000辆。

中国科学院院士、国家863“节能与新能源汽车”重大项目专家组组长欧阳明高曾评价,比亚迪全新一代唐“已经可以与世界上任何一家车企的电动汽车技术相较量,代表了当前电动汽车制造的最高水准”。

市场和行业的认可,离不开比亚迪IGBT等核心技术的加持。得益于比亚迪IGBT在芯片损耗、电流输出能力等方面的优异性能,比亚迪插电式混合动力汽车,率先搭载了“542”黑科技——“百公里加速5秒以内、全时电四驱、百公里油耗2升以内”。

 

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比亚迪全新一代唐EV的续航里程达600公里(60km/小时等速续航下)

20152017年,比亚迪电动车的销量已经连续三年位居全球第一。这与比亚迪在IGBT等核心技术领域的超前布局密不可分。

十多年前,在外界还不看好电动车前景的时候,“技术狂人王传福就默默布局了电动车的核心技术。作为2003年才进入汽车行业的新玩家,比亚迪从一开始就密切关注IGBT等电动车核心技术的自主研发和创新。

2005年,比亚迪组建自身研发团队,投入重金布局IGBT产业。

20099月,比亚迪IGBT芯片通过了中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定,打破了国际巨头的技术垄断。

目前,比亚迪已经陆续掌握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、电源及电控等环节,是中国唯一一家拥有IGBT完整产业链的车企。

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_1.png

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

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比亚迪IGBT产品晶圆

 

提前布局SiC,比亚迪欲再度引领电动车变革

“驯服”了IGBT,比亚迪又将目光投向了更远的未来。

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。

 

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第三代半导体材料SiC

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比亚迪SiC晶圆

 

此次发布会上,比亚迪宣布,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 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%。

比亚迪第六事业部兼太阳能事业部总经理陈刚表示:“SiC MOSFET将成为比亚迪电动车性能持续迭代更新的新一代杀手锏,我们期望在加速、续航等性能指标上,为广大消费者带来更多惊喜。”

 

比亚迪第六事业部兼太阳能事业部总经理陈刚分享比亚迪在汽车功率半导体领域的布局_1.jpg

比亚迪第六事业部兼太阳能事业部总经理陈刚分享比亚迪在汽车功率半导体领域的布局

 

以技术创新,助力中国汽车产业“再向上”

在过去相当长的时间里,IGBT的核心技术始终掌握在国外厂商手里,中高端IGBT市场90%的份额被国际巨头垄断,导致“一芯难求,成为制约我国电动车行业健康、快速发展的主要瓶颈。

根据世界三大电子元器件分销商之一富昌电子(Future Electronics LTD)的统计,2018年,车规级IGBT模块的交货周期最长已经达到52周(IGBT的交货周期正常情况下为8-12周)。而2018-2022年,全球电动车年复合增长率达30%,但同期车规级IGBT市场的年复合增长率仅为15。7%。可以预见,未来几年全球车规级IGBT市场的供应将愈加紧张。

在功率半导体等核心技术的加持下,比亚迪在过去的三年位居全球电动车销量第一,并助推我国电动车行业高速发展——正是在这三年,我国电动车产销量持续领跑全球、保有量全球占比达到50%

十多年前,比亚迪打破国际巨头对IGBT的技术垄断,助力我国电动车的快速发展;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,伴随着比亚迪SiC的推出与大规模应用,我国汽车产业的“再向上将获得新的助推力。



官方微博:
[2018-12-11]