[愛卡汽車 愛卡獨角SHOW 原創]

近年來，汽車産業除了原材量價格上漲之外，聽到最多的就是“缺芯”，一顆小小的芯片身價甚至翻了上百倍，即便如此仍然是“一芯難求”，這也導緻全球各大車企都曾因為缺少芯片進而選擇減産甚至停産。但就是在這樣的大環境下，有一家車企卻能獨善其身，它就是那個連芯片都要自己造的比亞迪。

一、目前國内芯片産業現狀

半導體号稱是科技界的“原油”，沒有半導體産品，任何科技産品都沒法生産。但是，國内目前的芯片産業依然重度依賴進口，不論是汽車領域還是其他高新技術産業都受到波及。

在2021年，芯片成為我國第一大進口商品，是石油的兩倍還多，進口額近4400億美元，約2.8萬億人民币。芯片進口額占GDP比例接近2.45%，中國每年進口集成電路的金額占中國所有進口金額的16%，也就是說每進口6塊錢的商品中，就有1塊錢是芯片，而這個數據還是在被美國制裁之後的數據。

我們确實應該感謝美國的“當頭一棒“，讓我們意識到芯片對于國家科技發展的重要性。從2019年5月華為芯片被制裁開始，中美貿易戰已經過去整整3年多的時間，國家也在近些年開始大力發展半導體産業，到2021年中國的芯片産能已達到日産10億顆，但這其中還包括了在中國設廠的境外企業，如台積電，三星，海力士等。所以刨除掉境外企業，目前國内芯片生産依然十分落後。

其實國家早就注意到了這一狀況，并且制定了一系列方案來應對，但到目前為止，并沒有達到預期的效果。2015年《中國制造2025》計劃出爐，半導體自制，成為該計劃的重點核心産業。2025計劃中設定：到2020年，半導體自給率達到40%，2025年要達到70%。

如今已經2022年，如果将所有國内生産的芯片都算上（很多都是低端芯片），自給率也隻有36％，而2019年我國芯片自給率為30%左右，也就是說兩年的時間自給率增加了6%，平均每年增加僅3%，如果按照這個增速，到2025年我國芯片自給率也僅僅達到48%，與70%自給率這個目标相去甚遠。要達到2025年70%自給率這個目标，國産芯片仍然還有很遠的路要走。所以說，目前中國的芯片生産能力不足，很容易被卡脖子，尤其是高端芯片的生産以及汽車芯片。

根據2021年中汽協數據，我國汽車芯片自給率隻有5%左右，這也是為何上海疫情爆發之後，許多汽車主機廠因為缺少芯片而停産的原因所在，就是因為太過于依賴進口芯片。

二、一段芯事：比亞迪自研芯片曆史

提起比亞迪，很多人的第一印象是個汽車品牌。其實，在半導體領域，比亞迪也堪稱國産芯片“先行者”。比亞迪在2002年成立IC（集成電路）設計部，與造車和電池計劃幾乎同時起步。目前，比亞迪芯片已經在多個領域實現應用甚至是盈利。比亞迪擁有已授權專利1167 項，建立起了完整的自主知識産權體系，在芯片設計、晶圓制造、模塊封裝與測試、系統級應用測試等環節均有一定建樹。特别是在功率半導體、車規級芯片IGBT、SiC的研發方面，比亞迪有着5年打破外企壟斷，13年追平國際一流的輝煌業績。

IGBT，又稱“絕緣栅雙極型晶體管”，它像是一種承擔“開關”功能的半導體器件，通過在電子設備中的高效快速開關，完成電流類型的轉換和放電規模掌控。IGBT器件類型有很多，比如應用于高鐵領域的、航天領域的、汽車領域的，乃至工程設備領域的等等，而比亞迪聚焦的就是車規級IGBT芯片。

2009年成功研發出第一代IGBT芯片，一舉打破了國外的技術壟斷，并且在2018年，比亞迪還推出了IGBT4.0芯片。截止2020年底，比亞迪IGBT芯片累計裝車已超100萬輛，單車行駛裡程超100萬公裡。

目前，比亞迪已經研發成功IGBT6.0，采用了90納米工藝制程，在所有車用芯片中是最小的。與幾納米的手機芯片不同，車載芯片的技術核心是工藝的成熟度，由于其特殊的使用環境，車載芯片也不需要做到那麼小，車載芯片更重視的是可靠性、耐用性以及制造成本。并且從比亞迪的招股書中可以看到，比亞迪IGBT采用IDM模式，能夠自行設計、制造與封裝。

比亞迪IGBT已經連續三年拿下車規級IGBT模塊全球第二、國内廠商第一的成績，但與排名第一的英飛淩相比，差距還是相當懸殊的。目前，英飛淩依然占據國内份額的60%-70%之間，而比亞迪則穩定在15%左右。當然，這與比亞迪長期奉行“自用優先”的發展路線也有關聯。不過，随着比亞迪半導體的拆分上市，未來幾年比亞迪IGBT的市場表現将有巨大的上升空間。

但随着市場對電動車型的電池容量、電機功率、充電效率和損耗的要求提高，IGBT器件受制于材料特性，性能明顯出現瓶頸，器件和車廠紛紛轉向SiC（碳化矽技術）。據研究數據顯示，在750V高壓狀态下，碳化矽（SiC）部件比相同的矽基IGBT部件能效增加8-12%，傳導損耗減少14%。此外，碳化矽可以在高頻狀态下穩定工作，得益于此，以該材料制作的控制芯片不僅可以實現更快的開關頻次（約為IGBT的5-10倍），同時開關損耗比前者下降了75%，這就為相應的軟件管理策略預留了更大的空間。

而在SiC模塊領域，比亞迪目前已經推出1200V 1040A SiC功率模塊，突破了高溫封裝材料、高壽命互連設計、高散熱設計及車規級驗證等技術難題。在2020年7月推出的比亞迪漢EV，通過配備自研的碳化矽電機驅動控制器，達成了3.9秒的0-100km/h加速時間和更亮眼的續航裡程。

雖然比亞迪在SiC領域有了比較大的突破，但從全球碳化矽市場占比看，比亞迪還排不上名次。目前科銳（CREE）占據了全球45％的市場份額，日本羅姆（Rohm）的子公司SiCrystal占據20％，II－VI占13％；中國企業方面，天科合達占到5.3％，山東天嶽為2.6％，目前主要的市場份額仍掌握在以美歐日為首的國家手中。

比亞迪：一個連芯片都要自己造的車企

三、哪些環節會卡脖子？

· 生産設備靠二手進口

雖然比亞迪半導體在車規級功率器件方面處于國内領先的地位，但受制于中國整體芯片産業水平，比亞迪的芯片産業鍊并不完善。尤其在制造設備上，比亞迪隻能通過購買二手設備的方式提升産線生産率，并表示，8英寸晶圓二手設備在市場上也處于供不應求狀态。

目前，長沙比亞迪半導體有限公司8英寸汽車芯片生産線9月5日順利完成安裝，開始進行生産調試，預計10月初正式投産，可年生産車規級芯片50萬片。但是該條生産線的光刻機、刻蝕機、離子注入機等關鍵設備均為進口，共208台套、1133箱，貨值約8.9億元。

受制于國内芯片産業的整體水平，比亞迪在最關鍵的芯片設計工具EDA則完全受制于人。目前行業排名第一的英飛淩，是由德國西門子半導體部門拆分而來，而西門子EDA又是世界第三大EDA開發公司，靠着這層關系，英飛淩可以毫無障礙地使用最先進的EDA開發工具。

反觀比亞迪方面，按照比亞迪在招股說明書中的描述，一直以來，比亞迪僅能通過購買舊版設備的方式，提升研發和生産效率。而随着海外三大EDA巨頭Synopsys、Cadence、Siemens加入斷供行列，比亞迪要追趕英飛淩的研發腳步，也将更加艱難。

不過，在EDA軟件開發方面，國内也開始了全方位布局。國内EDA企業，在全定制模拟電路設計和數字前後端領域，已經積累了豐富的技術經驗。相信在不久的将來，國内EDA開發工具也将陸續面世。

· IGBT模塊難有突破

除了生産工具被卡脖子之外，技術上的限制也是比亞迪要面對的事實。IGBT模塊目前比亞迪已經可以達到行業領先水平，但前面已經說到，IGBT器件受制于材料特性，整體的性能表現已經很難在有所突破。所以各大廠商都開始向SiC方向發展，對于衆多車廠緻力于推廣的800V高壓平台，而适合在高壓環境下工作的SiC材質幾乎是所有推廣800V高壓平台車企的當前唯一的選擇。

· SiC模塊成本頗高

但比亞迪在SiC模塊方面雖然也取得了一定的成績，雖然起步晚，産品疊代較少，這都影響了比亞迪半導體在SiC模塊方面的發展。同時，成本也成為了比亞迪發展SiC模塊的一個重要因素，比亞迪芯片目前還是以自用為主，所以比亞迪要優先車輛的成本控制。按照目前的市場行情，碳化矽（SiC）器件的價格大約為矽基IGBT器件價格的4到5倍。而造成該現象對的首要原因是碳化矽材質遠高于矽基IGBT材質的硬度。這導緻制造碳化矽（SiC）部件的廠商，從設備、工藝、處理到切割的一切都需要進行重新開發。

但即便是如此，SiC模塊的研發還是不能放棄，因為搭載SiC部件後的車輛可以适當簡化驅動系統散熱設計并削減電池容量，SiC逆變器能夠提升5-10%的續航，并節省400-800美元的電池成本（80kWh電池、102美元/kWh）。而根據日本羅姆（Rohm）公司的推測，到2025年，幾乎所有搭載800V動力電池的車型采用碳化矽SiC方案都将更具成本優勢。

四、比亞迪半導體給國内芯片産業的警示

王傳福和比亞迪半導體高管在接受采訪時都說，造芯片不是因為想造，而是因為買不到。所以比亞迪半導體的強勢方向都是圍繞比亞迪集團發展汽車、光伏所必須的半導體産品。

而且，比亞迪還坦言其自身也是通過購買二手設備的方式提升産線生産率，并表示，8英寸晶圓二手設備在市場上也處于供不應求狀态。而且比亞迪半導體在芯片設計工具——EDA、IP核，以及其它上遊原材料方面，也都不具備自産能力。所以在很多層面還是受制于人。

比亞迪半導體所面臨的問題，不僅是自己所面臨的問題，更多的是中國半導體産業鍊的整體性問題。具備IDM（既能設計，又能生産）能力的自主半導體廠家，全部面臨芯片設計軟件、生産設備受限的問題，比亞迪半導體也未能幸免。并且，國内芯片在生産工藝、産品質量上，仍然與業内一線廠家存在一定差距。這些差距，需要國内半導體企業通過不斷的工藝疊代與經驗累積，才能形成突破。

目前國内很多國内汽車廠商都已經意識到芯片的重要性，也不再輕易相信“全球一體化”這樣的言論，所以都宣布将加快自研芯片的速度。但局限于一個領域并不能對整個産業鍊造成太大影響，而是應該具備為産業鍊造血的能力，而且應該出現更多的、具備孵化産業鍊能力的汽車公司。隻是受限于産業發展，終究會被所在産業裹挾，隻有跳出産業局限，才能颠覆産業。

全文總結：目前國内半導體産業整體發展都慢人一步，主要核心設備還受制于外企。并且半導體的研發是一個長期且投資體量巨大的産業，雖然國内現在從事半導體相關産業的公司如雨後春筍一般冒出，但巨額的資金投入讓這些企業很難能夠設計并生産出高端的芯片，隻有像華為、比亞迪這種資金雄厚的企業不怕燒錢、燒時間、燒人才。

而且，當一樣資源一旦被擺上了戰略的高度，那就必然會陷入大國的博弈。好在如今國内半導體産業得到重視，國家也開始大力扶持，與國際一線廠商之間雖然有差距，但差距也正在逐漸縮小。“集中力量幹大事”是我們的優勢，相信在未來，國産半導體不光可以做到自給自足，而是可以向其他産業一樣，完全打破海外的壟斷，将話語權掌握在自己手中。

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