说到高铁，相信我们大家的第一印象，都是又快、又稳、又安全，坐实了世界第一的名号。

  既不是能让列车达到350km/h极速、功率上万千瓦的电机组，也不是能够源源不断提供电力的高铁输电线路网，而是只有我们指甲大小的IGBT芯片！

  简单来说，高铁的加速快慢、最高时速多少、电耗高低、能不能瞬间起跑、能不能舒适行驶、能不能稳定停车，都要看这块小小的IGBT。

  然而，自从1988年第一代IGBT芯片诞生以来，其制造的核心技术就一直牢牢掌握在英飞凌、三菱等海外巨头手里。即使是国家级别的高铁列车组，也不得不斥巨资对外采购。

  就拿08年来说，随着“基建狂魔”迅速把高铁铺设到全国每一个角落，一趟8节车厢的列车就需要152个芯片，成本高达200万元。

  就拿日本三菱来说，单是垄断了中国高铁的肥单，就已经赚得盆满钵满，甚至战略性地放弃了2500伏的低压市场。反正有中国养着，有恃无恐。

  IGBT，学名绝缘栅双极型晶体管，是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件。

  我们知道，金属导电性能比较好，属于导体；陶瓷、塑料导电性能不好，属于绝缘体。

  如果能够人为地控制半导体的导电性能，就能在日常生活中发挥想象不到的作用！

  而IGBT最大的特点，就是在这个级别的电流和电压下，一秒钟可以开关近万次（10kHz）！

  这个电，就可拿来驱动高铁的交流电机了。并且，还能通过改变交流电的频率来改变电机的转速，进而达到为高铁变速的目的。是否很神奇？

  IGBT，就是这样一种负责能源转换与传输的核心器件，因此也被称为电力电子装置的“CPU”。

  所以，IGBT被列入位居“十二五”期间国家16个重大技术突破专项中的第二位，也就不足为奇了。

  作为电机驱动系统的核心，IGBT的成本，要占到整车制造成本的将近10%！

  就更不用说，直流充电桩30%的原材料成本，都要交给IGBT这个烧钱大户了。

  IGBT能够把电池输出的大功率直流电逆变成交流电，提供给交流电机，并通过变频、变压改变交流电机的转速，从而精准地改变车辆行驶的速度和加速能力。

  在用交流充电桩充电的时候，也同样需要IGBT转变成直流电，并把电压提高到电池组的电压，才能给电池组充电。这也影响了新能源车的充电效率和充电速度。

  不仅电机驱动要用到IGBT，新能源车的发电机和空调部分，也需要IGBT协同工作。

  原理嘛，和电机驱动系统差不多，只不过从大功率逆变变成了小功率逆变，电流会更小一些。

  所以，IGBT的好坏，会直接影响功率、效率、能耗等等这些新能源车最直观的性能表现，成本这么高也就能够理解了。

  在2016年，全球的电动车（含商用车）销量约200万辆，采购IGBT的成本就要差不多9亿美元，平均下来一台车要花掉450美元，是电动车里除电池外最昂贵的部件。

  例如特斯拉Model X，在极致控制成本的思路下，采用了英飞凌提供的132个IGBT单管来来控制，其中前电机36个，后电机96个，总成本是650美元。

  而全球车企市值第一的丰田，早在上世纪90年代开发混合动力车型的时候，就认定电控的核心——IGBT，必须要完全掌握在自己手中。

  所以，丰田理所当然地成为了当时全球唯一一家自研自产IGBT的车企，还拉上了自己的好基友、御用供应商电装，大家有钱一起赚。

  早在2014年，丰田中央研究所就和电装合作，开发出了世界顶尖的新型IGBT芯片。

  于是乎，丰田借助电装之手，投资德国汽车半导体巨头、也是世界上最重要的车规级IGBT供应商英飞凌。

  1-5代的性能比起上一代都有着较大幅度的提升，但从第六代开始，说是慢慢“挤牙膏”也不为过，20年间的技术并没太多突飞猛进的增长。

  IGBT使用的硅（Si）基功率器件驱动系统，已经逼近、甚至触及了材料本身的天花板。

  SiC器件不仅提高了2.5倍的工作频率和10倍的阻断电压、降低了大约80%的工作损耗，还把工作结温从175℃提升到了600℃，功率密度也得到了进一步提升。

  尽管SiC的成本比普通Si价格贵6倍，但依然凭借强大的性能，获得了众多厂商的青睐。

  用上SiC以后，腰不酸了腿也不痛了，仅用75kWh的电池包就能跑出664km续航的优异成绩。

  V3超充仅需15分钟就能补充250公里续航，同样离不开SiC对升压充电的支持。

  SiC的技术门槛很高，所以产能有限。高昂的成本，也使得只有高端产品才能用它。

  根据著名投行摩根士丹利的预计， 2020年国内的IGBT市场将达到192亿块钱的规模，占全世界市场占有率的35.6%。其中27%的份额、大约51亿元的市场当属新能源汽车，堪称用芯大户。

  但国内的技术水平却依然落后，只能贡献不到20%的产能，IGBT芯片依然严重依赖进口。

  早在2003年比亚迪还没开始造车的时候，就慢慢的开始着手布局IGBT，2005年研发团队都搭建完毕了。那会别说电动车了，量产的混动车都只有丰田一家。

  当时与半导体行业还八竿子打不着的比亚迪，看中了宁波中纬的6英寸半导体生产线专利。

  趁着宁波中纬资不抵债、宣布破产的机会，比亚迪仅用了当年投资额的1/10、也就是1.7亿元，趁火打劫般地进行了收购。

  按说，无论是从战略布局的角度，还是从经济的角度，这一笔交易都堪称教科书级别。

  但好在有了人才、又有了产线，潜心钻研后的比亚迪，成功通过了国家级的科技成果鉴定，实现了IGBT芯片从0到1的巨大突破，打破了国际巨头的技术垄断。

  后面的故事，你们也知道了。2018年底，比亚迪发布了全面自主研发的“IGBT4.0”技术，也向世界宣告自己和丰田一样，拥有了世界一流的完整IGBT产业链。

  至于下一代半导体材料SiC，比亚迪也斥巨资投入生产研发，目前已经在比亚迪唐EV上部分应用，来提高唐EV的充电效率。而且据说，在即将发布的比亚迪汉上，也会全面应用SiC。关注比亚迪汉的小伙伴们，能好好期待一下汉的续航表现和快充功率了。

  今年年初，全球IGBT市场占有率前十的中国企业——嘉兴斯达半导体股份有限公司，正式在主板敲钟上了市。再加上国有控股的株洲中车时代电气股份有限公司，全球IGBT市场占有率Top15中，已经挤进了两家中国企业。

  1956年7月13日，中国生产的第一台自主汽车解放正式下线。举国欢腾的同时，也宣告着国内汽车工业新的篇章正式拉开序幕。

  在那个属于燃油车的时代，国内的汽车工业却一直被变速箱掣肘，没有发展起来。

  随着国家一句“弯道超车”的口号，国内各类公司开始加紧对三电系统来进行自主研发。

  慢慢地，人们发现，在政策和技术这一文一武的支持下，就是能站着，还能站着把钱挣了。

  我很期待，国内的新能源车凭借自己的硬实力，走出国门、走向世界，成为行业佼佼者的那一天。

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