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人無遠慮,必有近憂!
近日,中美貿易摩擦再次升級成為眾人關注的焦點。美方對中方的壓制以及中方的抵制,“備胎芯片”全部轉正讓國人熱血沸騰。然而,除了通訊等關鍵技術外,汽車產業作為國民經濟的支柱產業,新能源汽車作為我國的七大新興產業之一,新能源汽車用IGBT芯片等關鍵技術同樣不容忽視。作為中國高科技產業發展的重心和先進示范基地,深圳在通訊、半導體、人工智能、鋰電、新能源汽車等產業上,是全國發展的標桿!近日,在深圳發改委發布的《深圳市綠色低碳產業2019年第二批扶持計劃的通知》中明確,將重點加強新能源汽車、先進核能、高效儲能、可再生能源等產業的鼓勵和扶持。其中,新能源汽車是重點扶持的領域!通知明確,純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池等新能源整車以電池、電控、電機、充電設備、直流變換器等關鍵零部件材料、制造和裝備要重點支持。此外,電動車用大功率IGBT芯片及碳化硅MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)芯片模塊等關鍵零部件,車載儲氫系統以及氫制備、儲運和加注技術要加快研發及產業化。
IGBT芯片是新能源汽車的“CPU”
作為電動汽車的“大腦”,IGBT可以說是電動車的核心技術之一,IGBT的性能直接影響電動車功率的釋放速度。當前,IGBT在新能源汽車的能源變換與傳輸中,主要作用是交流電和直流電的轉換,同時IGBT還承擔電壓的高低轉換的功能,外界充電的時候是交流電,需要通過IGBT轉變成直流電然后給電池,同時要把220V電壓轉換成適當的電壓以上才能給電池組充電。電池放電的時候,通過IGBT把直流電轉變成交流電機使用的交流電,同時起到對交流電機的變頻控制,變壓必不可少。
目前,新能源汽車產業的到來讓國內的汽車企業興奮不已,不少車企認為這是我國汽車產業彎道超車的絕佳機會,然而,沒有核心技術的新能源汽車彎道超車仍是個偽命題。電動汽車時代,國產電控技術與國外的差距,將比內燃機時代更大。在內燃機時代,通過測繪模仿,發動機性能能達到80%。而電氣化時代,經過晶圓切割、測試、封裝制造出來,好比計算機CPU的新能源汽車IGBT芯片如何山寨別人呢?答案是艱難。
IGBT市場需求大,但大部分卻依靠進口
縱觀當前的新能源汽車市場,新能源與智能化的發展趨勢火熱,我國新能源汽車用IGBT未來市場規模將有望達到百億級……
IGBT芯片在當前的市場需求越來越大,那么占整車成本的如何呢?據統計,目前平均每輛汽車裝載要8個汽車芯片,隨著新四化趨勢的需求越來越大,未來汽車芯片用量也將會越來越多。而目前,國內汽車行業所用芯片幾乎大部分靠進口。不僅汽車,IGBT在現代交通系統中有多重要?從以下數字便可看出一二。在直流充電樁中,30%的原材料成本是IGBT;電力機車一般需要500個IGBT模塊;動車組需要100個IGBT模塊;一節地鐵需要50-80個IGBT模塊……總歸下來,IGBT約占電機驅動系統成本的一半,而電機驅動系統占整車成本的15-20%,這樣算來,IGBT占整車成本的7-10%,在新能源汽車中,IGBT是除電池之外成本第二高的元器件,也控制著整車的能源效率。那么,作為我國新能源汽車產業彎道超車的關鍵技術,IGBT目前在國內的發展現狀如何?在中美貿易爭端面前,當前哪些企業具備了IGBT芯片的研發和生產?我們與國外的水平相比差距又如何呢?
打造電動汽車中國“芯”,我們距離國外還有多遠?
當前,中國成為全球最大的新能源汽車市場,自主新能源車企在迎來重大發展機遇的同時,新能源汽車的許多關鍵技術卻仍然依賴于進口。國內車用IGBT技術剛剛起步,芯片和模塊在國內尚未完全形成產業布局。目前我國新能源汽車IGBT產品98%以上采用國外進口,費用極高。
而國內在電機、電控領域的自主化程度仍遠落后于動力電池領域的研發和生產。IGBT芯片等仍不具備完全自主生產能力,具備系統完整知識產權的整車企業和零部件企業仍是少數。目前國內的IGBT主要廠商有中車時代電氣、比亞迪、士蘭微、華微、嘉興斯達、中環股份等。去年12月,比亞迪在寧波發布IGBT4.0,宣布多項參數優于行業水平,目前看來,比亞迪將在汽車功率半導體上更進一步,并有望對國內新能源車廠開放IGBT供應,打破國外壟斷的格局。不過,我國IGBT技術與國外的差距仍很大。這些在國內IGBT技術較為先進的企業中,其中符合新能源汽車配套條件的只有一兩家,而且其在技術成熟度和先進性上,做得仍然不夠完善。IGBT目前已經發展到7.5代,第7代由三菱電機在2012年推出,三菱電機目前的水平可以看作7.5代,我國目前仍處于第三、四代水平上,差距較大。在國外知名的IGBT廠商中,日本三菱電機是領先的生產廠商,富士電機是世界第二大的IGBT器件制造商,幾乎占據了全日本的電動汽車領域;德國有代表性的企業有英飛凌、西門康、威科等,英飛凌是世界第三大IGBT生產商,目前,英飛凌在國內新能源汽車用IGBT市場所占份額高達七成!除了日系廠家,英飛凌幾乎包攬了所有電動汽車的IGBT市場。技術上的瓶頸和差距暫且不說,單從市場份額來看,近乎全部依賴于國外進口IGBT的我國電動汽車如果想要彎道超車,一旦被切斷了來源,將舉步維艱。
或許,此番貿易爭端還只是一個小小的開始。隨著中國高新技術產業的不斷發展,產業不斷升級的背后,觸碰到的是外資企業的奶酪。在不合理的重重壓迫之下,自主企業如若沒有自己的“備胎”,未能掌握核心技術,將寸步難行。唯有保證芯片的國產化,我國新能源汽車產業才有望可持續發展!