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比亚迪IGBT:万事俱备,只欠客户

近期,比亚迪IGBT产品所在的半导体公司,资本动作频频。

4月14日,比亚迪发布公告,宣布全资子公司深圳比亚迪微电子有限公司(下称比亚迪微电子)完成内部重组,并更名为“比亚迪半导体有限公司”(下称比亚迪半导体)。同时,比亚迪半导体将以增资扩股等方式引入战略投资者

其后的5月26日和6月15日,比亚迪连续发布公告,称比亚迪半导体分别获得19亿元人民币融资和8亿元融资。根据公告,引入战略投资者,是比亚迪半导体继其内部重组之后,积极寻求适当时机独立上市的重要进展。

而据一位知情人士透露,比亚迪半导体最快今年年底将独立上市,时间“肯定早于电池。”

作为比亚迪半导体的重要组成部分,IGBT业务将从公司独立中受益颇多。其中一大益处是,比亚迪用十数年时间开发验证的IGBT产品有机会获得更多新能源汽车客户。

如上述知情人士所说,目前,比亚迪IGBT的新能源商用车第三方客户比较多,在主流的A-C级新能源乘用车领域,送样和测试已经开始,最快两年之后,有望看到使用比亚迪IGBT的车型。

不过,也有行业人士认为,不论在哪个行业,大客户的认证周期至少需要3年。而且,要打入IGBT供应链,不仅要跨越技术门槛,还要面临品牌门槛的考验。而长期以来,只在内部“自产自销”的比亚迪IGBT,能否被第三方客户认可,还有待验证。

那么,比亚迪IGBT的发展现状和未来规划如何?和英飞凌等传统IGBT巨头相比,比亚迪的产品有哪些优势和不足?其他行业人士怎样看待比亚迪IGBT?

《电动汽车观察家》访问了比亚迪半导体的资深人士、车企、主流IGBT企业管理层人士和行业专家,希望对这些问题有所了解。

1

自造IGBT,

从被“禁售”开始

如果没有“禁售”,比亚迪可能不会走上自造IGBT之路。

目前,比亚迪半导体主要由4个业务板块构成:IGBT、碳化硅等功率半导体;车载MCU和BMS等智能控制IC;摄像头和温度压力传感器等传感器产品;代工、封装等制造业务。

该人士介绍,早在2003年,比亚迪就组建了半导体事业部。2004年,该事业部作为比亚迪微电子公司注册成立。但决定进入IGBT行业,还要到2005年,而这一年,也是比亚迪正式开始研发新能源汽车的元年。

该人士告诉《电动汽车观察家》,比亚迪开始研发新能源汽车时,发现汽车类的半导体是瓶颈,尤其是被看做汽车电力电子装置“CPU”的IGBT,不但价格高昂,而且面临着有钱也买不到的困境。

IGBT对新能源汽车的关键作用


该人士回忆,十几年前,IGBT的遭遇和光刻机的市场环境类似,特别是对1200伏以上的高端IGBT,国外有严格的销售限制。国际IGBT巨头规定,中国企业购买IGBT,只能用于变频器行业,要买高端IGBT用来造新能源汽车,是绝对禁止的。

除了“禁售”,找不到和比亚迪技术路线匹配的产品,也是比亚迪获得新能源汽车IGBT的另一障碍。

该人士介绍,进入新能源汽车领域之初,比亚迪确立了一条高电压小电流的技术路线,反映在车型上,就是高性能、强动力的产品。

比如,2013年比亚迪第一款王朝系列车型,第二代插电式混动双模车型秦(后来的秦DM),以百公里5.9秒加速的动力系统获得了众多“迪粉”(比亚迪粉丝)的追捧。比亚迪自造的IGBT就发挥了极大的作用。

比亚迪秦DM百公里加速5.9秒的宣传海报

但该人士表示,在2005年前后,不论国际还是国内,新能源汽车的技术方向都不明确,再加上国内半导体行业的研发基础薄弱,即便有钱,也很难找到与比亚迪新能源汽车匹配的IGBT。而当时市面上少见的新能源汽车,使用的很多都是原本用于太阳能领域的IGBT模块。

就是这样,在外部禁售、内部供应商缺乏的情况下,比亚迪决定自己造新能源汽车用IGBT。

2

PK英飞凌,

性能参数“旗鼓相当”

从2005年开始,比亚迪花了3年时间做车用IGBT的理论研究和封装业务。

但该人士介绍,到2008年,比亚迪意识到,自己做IGBT模块封装没有大问题,但IGBT芯片的问题仍然不小,于是收购了宣布破产的宁波中纬积体电路,以此为开端,正式开始自主研发IGBT芯片,一直到今天。

2010年,比亚迪自造的1.0代IGBT芯片问世,并在当时的插混车型做了一些验证;2013年,2.0代芯片正式装车比亚迪e6;2015年底,2.5代芯片推出,目前市场上的比亚迪商用车,以2.0和2.5代产品为主。

比亚迪IGBT主要发展过程

目前,比亚迪主流的4.0代IGBT芯片,是2018年10月正式发布的比亚迪IGBT 4.0,这也是比亚迪IGBT的标杆性产品。该人士介绍,进入2020年,比亚迪的5.0代IGBT也已问世。不过,目前比亚迪的新能源汽车中,20%用的是4.0代IGBT,另有80%左右是2.5代IGBT。

当然,比亚迪自主研发IGBT,并不意味着完全不用友商产品。

另一家主流IGBT企业管理层人士告诉《电动汽车观察家》,比亚迪的新能源汽车,除了使用自己的IGBT模块,也在采购赛米控和英飞凌等企业的产品。宋系列和唐系列的新能源车型都曾使用英飞凌的IGBT。

对此,比亚迪人士回应称,以代表当时比亚迪最高技术水平的唐系列新能源车为例,新车研发初期,比亚迪对自己的IGBT性能不是很确定,所以后驱版本用了英飞凌的IGBT芯片(自主封装),前驱仍使用自主IGBT芯片,收集两款IGBT的装车数据。

他介绍,用了四五年之后,验证数据显示,比亚迪IGBT不输于英飞凌。因此,今年唐的后驱版本也会换比亚迪自己的IGBT。

根据比亚迪方面的公开信息,其自主开发的IGBT电流输出能力比当前市场主流IGBT产品高15%,整体功耗降低约20%。这里所说的“当前市场主流IGBT”,当然也包括IGBT巨头英飞凌的产品。

该比亚迪人士介绍,和强调线宽的数字半导体不同,IGBT这样的功率半导体追求的主要是性能。评判某个IGBT优劣的主要标准,包括开关损耗和通态损耗,两者发生频次占IGBT损耗场景的比例分别为70%-80%和20%-30%。因此,开关损耗是IGBT企业最重视的参数。

他表示,和英飞凌主流的第四代IGBT相比,比亚迪4.0代IGBT的开关损耗低20%。换算成整车参数,这意味着,使用比亚迪IGBT的整车百公里电耗降低0.6kWh,系统成本也大大降低。

不过,在不少媒体的报道中,2018年,英飞凌IGBT已经进入第七代,即“微沟槽栅+场截止”,而比亚迪主流新能源乘用车使用的IGBT,仍是4.0代产品。这是否意味着,比亚迪的IGBT远远落后于英飞凌?

在该人士看来,IGBT的代数命名是企业行为,实质上是一种营销手段。产品到底好不好,还要看性能参数。在实际测试中,比亚迪4.0代IGBT不仅多项性能优于英飞凌第四代产品,也不输于英飞凌所定义的第七代产品。整体来看,比亚迪的IGBT和英飞凌在性能参数方面“旗鼓相当”

他认为,英飞凌第七代IGBT的“微沟槽栅”技术,技术原理和第四代产品基本没有区别,不过是,一个槽不够,多打几个,但最终的提升空间非常有限。而且,IGBT的技术已经达到瓶颈,不会因为提升几代命名,性能也有巨大提升。

“如果我愿意,我还想把比亚迪的IGBT命名成第八代,第九代呢。”他开玩笑地说。

但在一位行业专家看来,国际上对IGBT的代数命名有公认的标准,而英飞凌的IGBT迭代到第七代,芯片更薄,成本也已经可以达到第四代的一半。其他企业要想和英飞凌最新的IGBT竞争,难度相当大。

除了部分关键性能参数足以和英飞凌PK,比亚迪的人士还强调,比亚迪对IGBT的实际应用经验也优于很多竞争者。从2019年数据看,比亚迪在国内新能源乘用车的市场份额达到20%,而其中90%的IGBT是比亚迪自己的产品,这让比亚迪有足够多的IGBT应用经验。

他举例说,如果电动汽车的平台电压达到700伏,使用普通的1200伏IGBT,过压起火的概率相对较高。而在半导体业务独立上市之前,比亚迪身兼主机厂和IGBT供应商的双重身份,因此,可以根据实际使用情况,逆向改变某个参数。其结果就是,虽然使用的仍是1200伏的IGBT,但实际可以支持的尖峰电压高达1400伏,安全系数能大大提升。

“在1200伏高压的IGBT领域,比亚迪对其他竞争对手的优势很明显。”该人士评价。不过,他承认,在750伏及之下的中低压IGBT领域,比亚迪未必有优势。毕竟,英飞凌、三菱等都是750伏IGBT行业的大玩家。

但上述行业专家表示,英飞凌的车用IGBT以750伏为主,是企业自主选择的技术路线,并非做不到高压产品。实际上,在高铁等大工业领域,英飞凌等国际巨头的高压IGBT产品也处于绝对领先地位。

比亚迪人士表示,从研发之初,就坚持高压路线,让比亚迪有了在高端新能源乘用车领域,和国际巨头一比高下的实力。但另一方面,专注高压平台和隶属比亚迪集团的身份,也让比亚迪错过了很多获得第三方客户,以及扩大市场占有率的机会。

3

备战供货第三方:

谋上市、造工厂、找客户

目前,中国新能源汽车的IGBT供货形势,处于“整体多家争鸣,局部一家独大”的局面。

比亚迪人士介绍,在A00级纯电动乘用车领域,90%的IGBT都来自斯达半导体;纯电动商用车领域,英飞凌、比亚迪、斯达和富士四分天下;在A级到C级新能源乘用车领域,除了比亚迪用自家的IGBT,其余新能源车企90%的IGBT产品都是英飞凌的天下。

“如果不是因为比亚迪自己造车,我们也成不了A级到C级的主流新能源乘用车IGBT供应商。”他感叹。

随着新势力、外资和合资车企的进入,中国新能源汽车市场的玩家越来越多,比亚迪新能源汽车的市场份额也有降低。该人士透露,2018年,比亚迪半导体的销售额约为13亿,到19年下降至11亿,主要原因就在于IGBT业务的销售额从5亿多降到了大约3亿。

该人士告诉《电动汽车观察家》,IGBT销售走低,一方面是因为随着技术进步,电机功率密度进一步提升,同样性能要求的车型,所需的IGBT模块减少;另一方面,IGBT规模化效应显现,成本减少,售价也降低。

怎么提高销售额?关键之一是扩大客户群。

该人士介绍,到目前为止,比亚迪IGBT约70%靠比亚迪内部消化,其余30%供给第三方客户,主要是新能源商用车客户。为获得更多外部客户,特别是新能源乘用车企业,比亚迪也做了多方面准备。

资本层面,最关键的是谋求上市。

今年以来,比亚迪半导体在资本层面的动作不断。4月14日,比亚迪发布公告,宣布比亚迪微电子完成内部重组,并更名为比亚迪半导体

5月26日和6月15日,比亚迪连续发布公告,称比亚迪半导体分别获得19亿元人民币融资和8亿元融资,投资方包括红杉瀚辰、红杉智辰、SK集团、小米集团、招银国际、联想集团、中芯聚源、上汽产投、北汽产投、深圳华强、蓝海华腾、英威腾等。

根据公告,引入战略投资者,是比亚迪半导体继其内部重组之后,积极寻求适当时机独立上市的重要进展。而IGBT业务,也是众多投资者看好比亚迪半导体业务的关键之一。

该人士介绍,从2018年开始,比亚迪就开始做半导体业务分拆,今年计划基本完成分拆工作,最快今年年底或明年4月,作为独立的公司上市,时间“肯定早于电池。”

他认为,比亚迪半导体独立上市之后,业务将更为灵活,更为市场化,可以不受集团的束缚,提供更多满足市场需求的产品。

资本运作的同时,比亚迪还在继续扩大IGBT产能。

该人士介绍,目前,比亚迪在长沙和宁波有两座晶圆厂,两座工厂的年产能达到5万片晶圆,几乎是国内其他中国IGBT企业产能的总和。其中,长沙的晶圆厂于今年4月开工,而宁波晶圆厂从2008年收购算起,已经有12年的生产时间。

该人士表示,经过多年的产销,宁波晶圆厂的设备成本分摊已经完成,再加上人工成本较低等因素,宁波工厂产的IGBT价格至少比英飞凌便宜20%。但他坦承,比亚迪虽然定价低,但在原材料成本上无法和英飞凌匹敌。

在他看来,英飞凌IGBT产线是全球最先进的,中国企业要想在5年-10年PK过英飞凌,几乎不可能。英飞凌定价贵,很大程度上和其高毛利追求有关。

技术不断积累,上市准备加速,工厂也已就绪。那么,比亚迪IGBT的外供进展如何了?

该人士透露,目前,比亚迪IGBT的主要客户还是新能源乘用车企业,但和部分主流新能源乘用车企业,特别是A级以上乘用车客户的合作也在商谈中,目前正在送样和测试。比亚迪IGBT和对方的电控匹配、装车,至少还要两年以后。

但也有行业人士认为,不论在哪个行业,大客户的认证周期至少需要3年。新手要想打入主流车企的IGBT供应链,不仅要跨越技术门槛,还要有足够的品牌认知度。而长期以来,只在内部“自产自销”的比亚迪IGBT,要想被第三方客户认可,难度也不小。

比亚迪半导体的人士则表示,相对而言,比亚迪IGBT在国际市场的认可度甚至更高。

该人士介绍,除了比亚迪和丰田合资公司生产的新能源汽车,IGBT全部来自比亚迪半导体,比亚迪IGBT还获得了很多国际顶级客户的订单,欧洲和日本的多家电控厂家也在和比亚迪进行IGBT业务合作。

但该人士表示,目前,比亚迪两座晶圆厂的产能仍处于供过于求的状态。对于比亚迪半导体,万事俱备、急缺客户也是眼下不得不面对的现实情况。

4

未来:

坚持高压路线,三年拉平碳化硅成本

从成立之日起,比亚迪半导体坚持高压IGBT的技术路线。如今,急缺客户的比亚迪,是否会进入英飞凌等把控的750伏IGBT领域?

对此,该人士表示,随着比亚迪半导体上市加速,在1200伏IGBT之外,增加750伏或者650伏产品业务也是可能的——毕竟,上市公司有业绩需求,也需要得到股东们的认可。

但他强调表示,比亚迪坚信,高压平台是未来新能源汽车的发展趋势。如果把600公里算作高端新能源汽车的门槛续航,那么用户体验必须相应提升,比如优化加速体验,加快充电时间等,这样一来,适应高性能车型的比亚迪IGBT就很有优势。

在继续高压技术路线的同时,比亚迪碳化硅的商业化应用也在紧锣密鼓地进行。

和IGBT相比,碳化硅生产的芯片尺寸更小、功率器件效率更高,耐温性也更高,但由于成本过高,大规模商用仍有较大困难。对此,比亚迪的解决方案是,限时降本。

该人士透露,目前,比亚迪一款碳化硅模块的价格是IGBT的2-3倍,而根据公司的计划,要在3年内将这个成本差距拉平。

在该人士看来,碳化硅价格居高不下,很大程度上还是“鸡生蛋和蛋生鸡”的问题——车企要求半导体企业降价,降价了才有规模化生产;半导体企业又要求车企先上量,有了量才降价,自然会陷入扯皮境地。而比亚迪有垂直整合的优势,决策层确认,碳化硅的问题在于成本而非技术,就下定决心,以量倒逼成本下降。

不过,上述主流IGBT企业管理层人士认为,碳化硅降本依赖整个产业链升级。以IGBT为参照,IGBT目前已经做到12寸晶元大批量生产,而目前最先进的碳化硅芯片也才6寸。因此,碳化硅的成本和IGBT拉平,不是几年就能达到的。

按照比亚迪公布的计划,预计到 2023 年,比亚迪旗下的电动车将实现碳化硅功率半导体对 IGBT的全面替代,整车性能在现有基础上再提升10%。即将上市的比亚迪汉EV,采用的就是碳化硅模块,百公里加速仅3.9秒。

从2003年,比亚迪半导体事业部成立,到2005年开始IGBT研发,再到10年开发出第一代产品、13年开发出2.0代产品,以及18年推出4.0代产品,并在自家新能源车型上长期验证,比亚迪已经积累了不少IGBT技术经验,

随着比亚迪两座晶圆厂准备就绪,以及上市准备加速推进,IGBT供应第三方客户的业务扩展,或许只是时间的问题。如该人士所说,华为事件之后,中国已经迎来了半导体行业的春天,更多中国车企也开始更加积极地和比亚迪在IGBT业务上进行商谈。

但面对英飞凌等老牌对手的竞争,比亚迪能否顺利进入这些第三方客户供应链体系,并得到友商们认可,还需要多观察几年。

来源:第一电动网

作者:电动汽车观察家

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