2018年12月7日-8日，以“創新驅動、技術引領”為主題的2018第六屆“汽車與環境”創新論壇在上海·安亭正式舉辦。本次論壇完整覆蓋汽車行業技術領域的研討，旨在進一步促進整車企業與零部件企業之間對技術發展趨勢的探討、加強汽車行業專家之間的交流互動、增強整車與零部件企業的交流、搭建合作平臺，通過活動促進汽車零部件產業創新轉型升級、打造更具競爭力的整零協同創新關系，助力實現向汽車強國的轉變。以下是深圳比亞迪微電子有限公司高級研發經理吳海平在本次論壇上的發言：

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的燃油車是不一樣的，燃油車是發動機帶動，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，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是用來做發動機啟動和發電，將來這也是一個趨勢。這三項IGBT模塊共用了三個。空調加熱在電動汽車里目前主要使用的是用IGBT控制PTC陶瓷發熱。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能的限制，其實受功率器件產能限制也是很明顯的，而且非常嚴重。現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年到現在，我們已經建立了一條完整的功率器件的產業鏈。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業鏈。

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，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。當時很多人講這個技術比較落后。實際上NPT技術工藝穩定性很好，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和創新，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布。這個技術是基于我們之前的技術發展而來，現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。所以，芯片技術上我們一直堅持走自己的路，自主創新。

此外，支持國產共同成長。在我們產業化的過程中，IGBT供應鏈很長，國內的功率器件起步又很晚。我們當時在模塊產業化的時候，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。在我們開發第二代車用模塊時，想把一種性能優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。我們當時跟國產的供應商一起去改進設計、工藝和測試方法，最后慢慢試產，現在已經大量的量產。

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據。基本上我們內部一個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，研發要有提前量，為什么講這個事情？我們看一下這幾款產品，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，在十幾年前就已經量產。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過時了。

比亞迪在車用模塊的研發上一直走在前面。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，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現在很火，很多車企都在盯這個東西。這個產品的確很好，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的全產業鏈。很多地方政府現在都在爭奪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。因為中國現在做SiC襯底的廠家已經很多了，如果我們真的扶持這些企業起來的話，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。