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比亚迪造芯

2018-12-15 15:25:47 作者|庄键

编辑|张慧

故事起初并不那么美妙。

吴海平依然记得那条促成比亚迪(01211.HK)股价大跌、不得不发布公告进行澄清的新闻报道。

这篇刊发于2009年11月的文章指出,比亚迪宁波半导体有限公司(下称宁波半导体)每个月亏损额高达5000万元,为了研制国产芯片,未来三年,这家比亚迪子公司仍将以类似的速度继续“烧钱”。

这让担任比亚迪第六事业部高级研发经理的吴海平压力陡增,他当时正是上述芯片研发项目的主要成员。

尽管比亚迪在澄清公告中披露,宁波半导体的实际亏损额远低于媒体所报道的数字,但围绕这家明星公司跨界研发芯片的争议并未就此终结。

比亚迪打算研发的是一种名为IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的芯片,主要用于变频器逆变和其他逆变电路,它能起到电路开关的作用,将直流电压逆变成频率可调的交流电,因此被称为电力电子装置的CPU。

IGBT的应用领域包括轨道交通、智能电网、航空航天、新能源汽车、新能源装备,以及工业领域等。

其中,IGBT在新能源汽车领域的应用具有特殊性。该领域对IGBT的寿命要求很高,需要它适应汽车频繁启停、爬坡颠簸、涉水等复杂多变的工况,拥有合理的装配体积和良好的散热效率,且因为直接面向消费者,必须控制成本。

IGBT是发展新能源汽车的核心技术之一,决定了车辆的扭矩和最大输出功率。它占到整车成本的约5%,仅次于动力电池。

入局汽车行业之初,比亚迪创始人王传福就意识到IGBT对于新能源汽车的重要性。当时,这种高端芯片设备只有英飞凌、三菱等海外厂家有能力供应。

2003年,以生产电池为主业的比亚迪收购了西安秦川汽车公司,成为继吉利之后国内第二家民营汽车生产商。两年后,比亚迪开始组建IGBT的本土研发团队,将触角伸向了芯片制造。

随后的2008年,比亚迪宣布了一项引发外界广泛争议的决定:斥资1.7亿元收购宁波中纬半导体晶圆厂,并重组这家已宣布破产的工厂,改名为宁波半导体。

同一年,比亚迪在深圳新建了IGBT模块封装工厂,宁波半导体所生产的晶圆将供应给这家新工厂。晶圆是生产芯片的基板,在其基础上可以加工出巴掌大小的IGBT模块,安装于新能源汽车上。

IGBT晶圆,图片来源:比亚迪

比亚迪的上述布局十分符合公司垂直整合的一贯战略,但也意味着研发团队需要踏入完全陌生的领域。

宁波半导体重组之初,比亚迪的工程师们首先着手调研工厂现有的生产设施,并考虑是否需要更新设备。他们曾一度担心,从宁波中纬收购的晶圆生产线无法适应IGBT芯片生产的要求,甚至会影响产品性能。这也是外界对于比亚迪收购宁波中纬的担忧所在。

在筹建深圳的模块封装工厂时,工程师们只能借助于参观海外的同类生产线,学习如何选择产线的加工设备,再通过不断试错摸索IGBT模块的制造工艺。

这些努力直到2012年才有了初步成果。比亚迪自主研发的芯片开始组装成IGBT模块,并试装在公司自产的E6纯电动车上。

这也是垂直整合战略的初衷:依靠比亚迪体系内的新能源汽车,带动上游芯片的销售,并推动其下一步的技术研发。中国半导体行业协会IC设计分会理事长周生明评价称,如果没有类似的整体产业链,即使国产IGBT研发成功了,很多厂商可能也不敢率先使用。

比亚迪芯片项目的研发主力吴海平也承认,考虑到那个阶段比亚迪新能源汽车的销量,公司IGBT当时的供应规模仍然是非常小的。

等到2014年,比亚迪对IGBT的长线投资才开始逐渐产生效益。这一年,国内新能源汽车市场出现了井喷。受益于财政补贴等利好因素,中国新能源汽车的全年销量达到7.5万辆,是此前一年的四倍多,比亚迪占据其中近28%的市场份额。

随后一年,中国新能源汽车市场延续了超高速增长,年销量超过33万辆。这一年,比亚迪的IGBT模块销售额也突破了3亿元。它也在除汽车行业外的其他工业级市场找到了新客户。

车用型IGBT模块,图片来源:比亚迪

去年,比亚迪最新一代IGBT研发成功。

今年12月10日,这款命名为4.0版的产品正式对外发布。吴海平称,公司此前所研发的几代芯片产品和海外竞争对手仍有一定差距,而4.0版本的性能已能做到与同行不相上下。

根据比亚迪公布的数据,IGBT4.0的电流输出能力较当前市场主流产品高15%;同等工况下,综合损耗较降低了约20%;温度循环寿命是当前市场主流产品的十倍以上。

对于比亚迪而言,发布4.0版的产品也意味着全新的考验,它不仅要把自主研发的IGBT产品安装在自产的新能源汽车上,也要在其他整车厂找到中意于自己的客户。截至今年11月,比亚迪的IGBT累计装车量超过了50万台,但基本由公司自有体系所消化。

比亚迪第六事业部总经理陈刚称,未来的七八年时间,汽车用IGBT会呈现稳定、持续的快速增长。这一论断的基础,是对于中国新能源汽车市场保持高增长的预期。

中国政府正在大力推广新能源汽车。按照国务院下发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,2020年,中国新能源汽车产销量的目标是要达到200万辆。

为此,比亚迪已在加紧筹备扩张产能。到今年年底,宁波半导体的晶圆月产能将提升到5万片。理论上,一片晶圆足以为一辆新能源汽车提供所需的IGBT模块原料。比亚迪的下一步规划,是将公司晶圆产线的月产能提升到10万片。

在深圳工厂,IGBT模块目前的产能已达到每月5万只。新的投资计划已在执行过程中,预计明年6月将实现扩产一倍的目标。

陈刚称,除了继续布局IGBT外,比亚迪也在同步研发碳化硅技术,它被认为会在未来取代IGBT成为新的主流。相比于IGBT,碳化硅芯片在能效和体积方面更有优势,但目前的缺点是成本过高、良品率较低。

比亚迪已宣布,计划在明年推出搭载碳化硅电控系统的电动汽车。那又将是另外一个崭新的故事了。

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来源:界面新闻 | 责任编辑:关文平
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