IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷捎肐GBT進行功率變換，能夠提高用電效率和質量，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關鍵技術。

作為新能源汽車最核心的技術之一，IGBT因技術難、投資大，與動力電池一樣，被業(yè)內稱為新能源汽車核心技術的“珠穆拉瑪峰”，長期以來成為制約新能源汽車的大規(guī)模商業(yè)化的一道“瓶頸”。

但一個無法繞開的業(yè)界現(xiàn)實是，IGBT技術成熟的好壞直接影響電動車功率的釋放速度——直接控制直、交流電的轉換，同時對交流電機進行變頻控制，決定驅動系統(tǒng)的扭矩(直接影響汽車加速能力)、最大輸出功率(直接影響汽車最高時速)等。因此，IGBT又被稱為電力電子裝置的“CPU”——盡管一塊IGBT模塊只有巴掌大小，卻是駕馭一臺龐大裝備的“命脈”。

與此相關的一個產業(yè)現(xiàn)狀是，在國內市場，中高端IGBT產能嚴重不足，長期依賴國際巨頭，導致“一芯難求”?；诖?，國產本土化IGBT的技術成熟度，一度成為關乎中國新能源汽車進一步規(guī)?；l(fā)展的一道關鍵的“壁壘”。

事實上，近年來這道“壁壘”正在逐漸松動。隨著以比亞迪為代表的本土新能源汽車廠商在IGBT領域實現(xiàn)技術的突破，中國的新能源汽車配套產業(yè)格局正在悄然生變。據(jù)了解，作為中國第一批實現(xiàn)車規(guī)級IGBT大規(guī)模量產的本土企業(yè)，截至2018年11月，比亞迪累計申請IGBT相關專利175件，其中授權專利114件。

業(yè)界頗為一致的觀點是，隨著本土IGBT技術的崛起，有望破除國際寡頭在該領域的壟斷局面，勢必也會影響中國乃至全球新能源汽車產業(yè)的競爭格局。

外資寡頭壟斷下的IGBT

隨著能源危機、氣候變化和環(huán)境污染的加劇，世界各主要國家都推出新能源汽車的發(fā)展計劃，電動化將成為汽車歷史最大的變革。中國是最早大規(guī)模推廣新能源汽車的國家，憑借先發(fā)優(yōu)勢，市場規(guī)模、產業(yè)配套等，中國誕生了一批極具競爭力的新能源汽車民族品牌。但在市場的另一面，IGBT技術卻成為長期以來制約中國新能源汽車發(fā)展的一個“瓶頸”。

作為主流的新型電力電子器件之一，IGBT在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車、新能源裝備，以及工業(yè)領域(高壓大電流場合的交直流電轉換和變頻控制)等應用極廣，是上述應用中的核心技術。

但與工業(yè)級IGBT相比，IGBT在電動汽車領域的應用則面臨更多的挑戰(zhàn)。一方面，汽車的大眾消費屬性，對IGBT的壽命要求比較高(設計壽命在20年以上)，需要滿足使用壽命內數(shù)十萬次甚至百萬次的功率循環(huán)要求。另一方面，汽車面臨著更為復雜的適用工況，需頻繁啟停、爬坡涉水、經(jīng)歷不同路況和環(huán)境溫度等，高溫、高濕、高振動對IGBT是極為嚴苛的考驗，對裝配體積和散熱效率的要求都非常嚴格。

不止于此，電動汽車的操作人員存在相對非專業(yè)性的情況，其對IGBT的考驗和性能要求是多維度、全方位的。但又出于乘用車需面向大眾消費市場的原因，要求其價格必須保持在合理區(qū)間，因此，車用IGBT要求高性價比前提下的高可靠性。在這些因素的綜合影響下，車規(guī)級IGBT相較于工業(yè)級，無論是技術難度、應用場景，還是可靠性方面，對器件本身的要求都更為嚴苛。

在此背景下，中國IGBT主流市場一直被國際巨頭壟斷——90%的份額掌握在英飛凌、三菱等海外巨頭手中。由于外資巨頭掌握著IGBT的核心技術和定價權，這在一定程度上，成為中國新能源汽車產業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展的一大障礙。

本土企業(yè)突破重圍

如何實現(xiàn)本土廠商IGBT技術的突破，有效的破除外資的壟斷局面，對中國新能源汽車發(fā)展的未來意義重大，但這絕非易事。據(jù)了解，IGBT技術存在較多的開發(fā)難點，長期以來IGBT的核心技術始終掌握在國外廠商手里。

首先，IGBT芯片僅有人的指甲大小，但卻要在其上蝕刻十幾萬乃至幾十萬的微觀結構電路，僅能在顯微鏡下查看。其次，IGBT芯片設計難度高。IGBT雖然是一個開關器件，但涉及到的參數(shù)多達十幾個，很多參數(shù)之間是相互矛盾，需要根據(jù)應用折衷考慮。第三，晶圓制造工藝難度大。最主要體現(xiàn)在薄片加工處理上，采用最新的1200VFS技術的IGBT，需要將晶圓減薄到120um(約兩根頭發(fā)絲直徑)的厚度，再進行10余道工序加工。此外，晶圓制造的廠房潔凈度要求非常高，需要一級凈化。一個零點幾微米的微塵掉落在晶圓上，就會造成一顆IGBT芯片失效。

不止于此，IGBT模塊設計難度也很大。需要考慮材料匹配、散熱、結構、功率密度、外觀、重量等多項指標。IGBT模塊的制造中，大面積芯片的無空洞焊接(無空洞焊接需要在1mBar<即0.1Kpa>的高真空下進行，高可靠性綁線工藝和測試等都是難點。

盡管面臨困難重重，但早在2003年，以比亞迪為代表的本土新能源汽車企業(yè)就預見IGBT將會是影響電動車發(fā)展的關鍵技術，并在研發(fā)團隊組建、產線建設等各方面投入重金，默默布局IGBT產業(yè)。

經(jīng)過十余年耕耘，本土廠商在IGBT技術領域的研發(fā)可謂進步不俗。以比亞迪為例，2009年9月，比亞迪IGBT芯片成功通過中國電器工業(yè)協(xié)會電力電子分會組織的科技成果鑒定，標志著中國在IGBT芯片技術上實現(xiàn)零的突破，打破了國際巨頭的技術壟斷。

目前，比亞迪研發(fā)出全新的車規(guī)級產品IGBT4.0，成為車規(guī)級IGBT的標桿。其芯片損耗、模塊溫度循環(huán)能力、電流輸出能力等關鍵指標上，比亞迪IGBT4.0產品達到全球領先水平。

具體技術指標體現(xiàn)在，比亞迪IGBT4.0產品的綜合損耗相比當前市場主流產品降低了約20%，使得整車電耗降低;IGBT4.0產品模塊的溫度循環(huán)壽命可以做到當前市場主流產品的10倍以上;搭載IGBT4.0的V-315系列模塊在同等工況下較當前市場主流產品的電流輸出能力提升15%。

除新能源汽車外，比亞迪IGBT模塊還廣泛應用于包括工業(yè)設備、家電、太陽能逆變等行業(yè)在內的各類電力電子設備中，主要客戶包括博世力士樂、松下、OTC(日本)、美的、時代焊機等。