2018年12月7日-8日，以“創(chuàng)新驅動、技術引領”為主題的2018第六屆“汽車與環(huán)境”創(chuàng)新論壇在上?！ぐ餐ふ脚e辦。本次論壇完整覆蓋汽車行業(yè)技術領域的研討，旨在進一步促進整車企業(yè)與零部件企業(yè)之間對技術發(fā)展趨勢的探討、加強汽車行業(yè)專家之間的交流互動、增強整車與零部件企業(yè)的交流、搭建合作平臺，通過活動促進汽車零部件產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新轉型升級、打造更具競爭力的整零協(xié)同創(chuàng)新關系，助力實現(xiàn)向汽車強國的轉變。以下是深圳比亞迪微電子有限公司高級研發(fā)經(jīng)理吳海平在本次論壇上的發(fā)言：

近年來，電機和電控國內這塊基本上都起來了。不知道大家有沒有關注最近比亞迪新正提出核心競爭力——電池和IGBT。IGBT正是電動汽車核心的功率器件。

整個新能源汽車里面無論是插混、純電還是其他如氫燃料等，都會使用大量的功率器件。比如說這里有一個插電式混動車的架構，可以看一下這里面，電從高壓電池出來以后，到達各種用電設備，比如說通過逆變器到驅動電機，到逆變器之前有可能經(jīng)過DCDC的升壓，到低壓電池的時候通過DCDC降壓。電動汽車的空調跟傳統(tǒng)的燃油車是不一樣的，燃油車是發(fā)動機帶動，電動汽車的空調是相當于變頻空調。還有電池管理、充電，OBC車載充電器。這些里面都使用到了功率器件，包括這里列出來的如IGBT、MOSFETS等。

能源車的種類比較多的，從輕混、到強混到插電到純電動，對功率器件的要求是不一樣的。我們看一下車上的功率器件，首先看一下電壓的情況。從國內汽車的情況來看，純動車電池電壓基本上在300v到400v，比亞迪是500V以上。大部分乘用車基本上使用的是650V的器件多，今年開始使用750V。比亞迪主要使用的是1200V。國際上大家的電池電壓已經(jīng)開始往800V走，這個要解決快充以及效率的問題。將來車載的功率器件電壓還是會上升到1200V甚至更高。另外一塊是屬于低壓48V輕混系統(tǒng)，在歐洲可能是個方向，但中國做的好像不是太多，今天上午吉利講過，他們也在做，但是做的不多，總的來看是這兩個趨勢，一個是往高壓走一個是往低壓走，這個趨勢是存在的。

從燃油轉到純電動車以后，對功率器件的使用增加了很多。比如比亞迪插全新一代唐，IGBT模塊我們用在了三個地方，一個是用在前電機，一個是后電機，另外我們還有一個BSG。這個BSG是用來做發(fā)動機啟動和發(fā)電，將來這也是一個趨勢。這三項IGBT模塊共用了三個?？照{加熱在電動汽車里目前主要使用的是用IGBT控制PTC陶瓷發(fā)熱。在OBC和DC/DC也會用到大量的功率器件，這里主要是碳化硅的MOSFET，這一塊大概有十幾個到二十個的用量。車載空調會用到一個智能功率模塊IPM，家電廠商在變頻空調使用的也正是IPM。在汽車這塊之前由于競爭和成本的壓力，有一些廠家做了分立功率器件方案，但是據(jù)我了解售后的反應不是特別好，所以我想最終大家可能還是會堅持走IPM方案。以上大概是整個在電動汽車上的主要功率器件，非常驚人的用量。這個供應問題如果不解決好的話，會限制新能源汽車的發(fā)展。

今天大家也提到一個問題，今年整個車市不太好，是在下滑的。但是只有少數(shù)幾家，像吉利、上汽包括比亞迪都是逆勢增長。新能源車今年增長情況依然良好，不過大家提到一個問題就是仍然受到電池產(chǎn)能的限制，其實受功率器件產(chǎn)能限制也是很明顯的，而且非常嚴重?，F(xiàn)在國內大部分公司使用的是英飛凌的IGBT模塊。他們今年新推出一個電動車專用的HPD模塊，據(jù)說全中國一個月只有幾千個模塊的供應量，所以一個廠家能分到的數(shù)量很有限，確實限制是很大。其實比亞迪很早就在功率器件這個領域開始布局，從2005年到現(xiàn)在，我們已經(jīng)建立了一條完整的功率器件的產(chǎn)業(yè)鏈。最上游的功率器件芯片設計是在深圳，晶圓的制造在寧波，然后到功率模塊，主要是IGBT模塊，設計和封裝是在深圳，最后到我們終端的測試應用上，基本上有了一個非常完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

我們最初做功率器件也是被逼的，為什么？因為我們做電動車做的比較早，當時在市面上幾乎找不到針對電動車的IGBT，基本上都是工業(yè)級的IGBT。我們也找過一些廠家去談定制，基本上都不理，所以當時也是被逼的沒有辦法才做這個事情。簡單看一下我們的發(fā)展歷程，05年IGBT團隊成立，08年的時候我們收購了寧波中瑋，09年的時候我們的模塊廠正式投廠。最開始芯片是外購的，到2012年的時候我們自己的IGBT芯片大批量量產(chǎn)，到15年我們IGBT模塊銷售額超過3個億，到2017年底在汽車上累積出貨超過50萬支。

我們在做汽車核心功率器件的時候，以IGBT為例，我們一直堅持自主創(chuàng)新，走出自己的一個特色，為什么這么講？看一下我們IGBT技術的路線。其實我們的IGBT技術最早的時候并不是很先進。IGBT從82年發(fā)明以后，英飛凌前身的西門子，后來的英飛凌，一直都是世界上IGBT最頂尖的供應商。他們大概在95年左右推出了一個叫NPT技術。我們在08年開始做IGBT芯片的時候，當時沒什么把握，也是從NPT技術開始開發(fā)。當時很多人講這個技術比較落后。實際上NPT技術工藝穩(wěn)定性很好，具有很好的堅固性，或者說魯棒性很好，非常適合汽車這種高可靠性要求的領域。我們在這種情況下一直堅持自主研發(fā)和創(chuàng)新，去年的時候又新推出了IGBT4.0的技術，后天我們會在寧波正式對外發(fā)布。這個技術是基于我們之前的技術發(fā)展而來，現(xiàn)在測試的整個特性跟國際主流芯片相比沒什么明顯的弱點，還是很不錯。整體的功耗也好，可靠性也好都有不俗的表現(xiàn)。所以，芯片技術上我們一直堅持走自己的路，自主創(chuàng)新。

此外，支持國產(chǎn)共同成長。在我們產(chǎn)業(yè)化的過程中，IGBT供應鏈很長，國內的功率器件起步又很晚。我們當時在模塊產(chǎn)業(yè)化的時候，整個封裝材料，從DBC陶瓷基板、焊接材料到框架，最開始一些主要材料都是進口的，但在那個過程中我們一直保持跟國內的廠家接觸和互動。我們有一個比較成功的案例。在我們開發(fā)第二代車用模塊時，想把一種性能優(yōu)異的材料鋁碳化硅放進去。鋁碳化硅這個材料以前基本上只是使用在高鐵和特種上，材料的成本是很高的。我們當時跟國產(chǎn)的供應商一起去改進設計、工藝和測試方法，最后慢慢試產(chǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)大量的量產(chǎn)。

還有一點就是做好應用研究，弄明白深層次的失效機理，為什么這么講？我們最開始認為做功率器件只是單純做出一個器件，后面慢慢給汽車開始供貨，開始產(chǎn)生很多矛盾。比如說這個東西壞了，大家會扯皮，到底是器件的原因還是應用的原因。而且汽車認證很麻煩，周期很長。在測試的時候遇到一些問題，修改后又要重新預約認證的資源，那些資源很緊張。所以我們自己開發(fā)了一套模擬應用測試的東西，建立了一套認證測試標準。比如說我們開發(fā)了電感負載的臺架，我們采用它對IGBT做極限、溫升等測試，在上車之前能夠獲得大量的數(shù)據(jù)?；旧衔覀儍炔恳粋€應用測試流程走完后，對后面解決問題，對上車的認證提供了很多幫助。

最后是保持對新技術的敏感，研發(fā)要有提前量，為什么講這個事情？我們看一下這幾款產(chǎn)品，對電控比較熟悉的朋友可能看到過。這個跟我們國內汽車上的電控看起來很不一樣。比如說最上面這個其實是一個小型的雙面散熱的模塊，左下角是豐田的雷克薩斯雙面散熱模塊，在十幾年前就已經(jīng)量產(chǎn)。右下角應該是日本的一個模塊，它把散熱器跟模塊連接在一起。他們每家車廠在自己做的控制器上，其實都有自己的特點。而且這個技術在我們現(xiàn)在看來可能比我們超前幾年，但是在他那里，應該十年前就已經(jīng)把這個技術做好了，只是沒有拿出來。等到你看它的車的時候，覺得這個想法很好，然后你再去做的時候就已經(jīng)過時了。

比亞迪在車用模塊的研發(fā)上一直走在前面。比如我們第三代雙面散熱模塊，和上面介紹的國外領先技術相同，明年就可以量產(chǎn)，這個可以將熱阻降低30%，控制器功率密度提升到35kW/L。模塊集成了在片式溫度傳感器和電流傳感器，可以很方便的進行過溫和過流保護。

還有一個就是SiC。SiC現(xiàn)在很火，很多車企都在盯這個東西。這個產(chǎn)品的確很好，可以有5%-8%的效率提升。我的理解這個東西之所以火還有國家政策原因。國家現(xiàn)在對SiC的支助力度很大，主要是針對器件。深圳市大概要投20多個億建立一個第三代半導體研究院來研究碳化硅，要打通SiC的全產(chǎn)業(yè)鏈。很多地方政府現(xiàn)在都在爭奪SiC的項目。但是真正使用在汽車電機驅動上的，我們現(xiàn)在看到的應該只有特斯拉。我們公司這個SiC模塊今年樣品會出來，明年上車，據(jù)小道消息會在600km的唐EV上使用。SiC大批量應用最大的障礙應該是成本。原材料這塊基本上是占了40%，第二占比較高的是設備和良率，設備降成本的可能性也不會太大，因為設備供應商基本上都是國外的一些廠家，材料的話我覺得倒還有可能。因為中國現(xiàn)在做SiC襯底的廠家已經(jīng)很多了，如果我們真的扶持這些企業(yè)起來的話，我想成本降下來應該還是有希望的。另外就是良率，SiC晶圓在制造的時候它的良率也很低，小一點的芯片70%，大一點的60%，正常的硅器件它的良率基本上都做到95%甚至更高，因此提升良率相對來說也是我們成本降低的很重要的途徑。按照剛剛頒布的SiC技術路線圖，預計差不多每年能夠降10%。上一次我看了一個國外的研究報道，按照它的預測，大概在五年之后能夠降低到現(xiàn)在成本的三分之一，所以很有可能在五年之后SiC的器件會大量的在新能源汽車上去使用。