一直以來，很多人都認(rèn)為新能源汽車的關(guān)鍵是電池，甚至“三電”之中，電池始終排在**位，但事實(shí)上，新能源汽車，尤其是中國新能源汽車發(fā)展*有提升空間的，當(dāng)屬驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

2018年12月16日，在中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇媒體吹風(fēng)會(huì)上,中國電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長歐陽明高院士結(jié)合《“十三五”新能源汽車重點(diǎn)專項(xiàng)》年度總結(jié)，介紹了有關(guān)新能源汽車技術(shù)的發(fā)展情況，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)方面，歐陽明高指出：碳化硅將取代IGBT。

等等，IGBT是什么?碳化硅又是什么? 與驅(qū)動(dòng)電機(jī)是什么關(guān)系?

IGBT是什么?

發(fā)明于上個(gè)世紀(jì) 80 年代初的IGBT，學(xué)名絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor)，是國際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次*具代表性的產(chǎn)品。

形象地說，IGBT是一個(gè)控制電能的上等開關(guān)，能決定整車的能源效率;簡單點(diǎn)理解，它就是電力電子行業(yè)里的“CPU”。

一般而言，IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本的一半，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占整車成本的15-20%，也就是說，IGBT占整車成本的7-10%，是除電池之外成本*貴的部件。

不僅電機(jī)驅(qū)動(dòng)要用IGBT，新能源的發(fā)電機(jī)和空調(diào)部分也需要IGBT。不僅是新能源汽車，直流充電樁和機(jī)車(高鐵)的核心也是IGBT管，直流充電樁30%的原材料成本就是IGBT。

中國IGBT發(fā)展

這么重要的高科技，在中國是怎么樣的呢?

如你所料，長期以來，IGBT的核心技術(shù)都掌握在歐美和日韓手里。為了實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，“十二五”期間國家16個(gè)重大技術(shù)突破專項(xiàng)中，排在**位的就是IGBT。

2008年，中車時(shí)代電氣股份有限公司收購了世界上*早進(jìn)行IGBT技術(shù)研發(fā)的英國丹尼克斯半導(dǎo)體公司75%的股權(quán)。

2009年9月，比亞迪IGBT芯片通過了中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)電力電子分會(huì)組織的科技成果鑒定。

2014年，中車株洲所造出了具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的8英寸IGBT芯片，從此中國高鐵和新能源汽車開始有了“中國心”。

2015年，中車IGBT變流器**出口海外，拿到了印度100輛機(jī)車的訂單。

2018年3月，中車時(shí)代電氣IGBT模塊擊敗國際競爭對(duì)手，再次獲得印度1000只訂單。

除了印度、中車自主的IGBT芯片還在馬來西亞;在俄羅斯、意大利及中歐市場有了小批量訂單。

2018年12月10日，比亞迪發(fā)布了IGBT4.0技術(shù)，據(jù)介紹，該產(chǎn)品具有更大的輸出功率、更小的綜合損壞，更高的可靠性，以及更長的使用壽命。

中外IGBT差距

正因?yàn)橛辛酥熊?、比亞迪和眾多企業(yè)堅(jiān)持不懈的攻關(guān)和研發(fā)，中國IGBT關(guān)鍵核心器件已經(jīng)被攻克，而且市場份額不斷上升，據(jù)歐陽明高院士介紹：到2018年，大約40%的IGBT來自中國企業(yè)。

但實(shí)際上，我們的差距還是比較明顯的。中國IGBT的發(fā)展之路勢必充滿荊棘。

據(jù)2016年國際調(diào)研機(jī)構(gòu)公布的報(bào)告，德國英飛凌以全球24.5%的份額居榜首，日本三菱電機(jī)以24.4%的份額位列全球**，富士電機(jī)(FujiElectric)以12.2%的占有率奪得季軍。

此外，日本的日立、東芝，美國的仙童、歐洲的賽米控(西門康)、ABB等都在國際上排名靠前。中車大概位列第十名左右。

那么，我們的IGBT和國外先進(jìn)的IGBT相比，差距在哪里呢?

首先，從技術(shù)、工藝、效率、材料等多個(gè)方面，我們都還是有明顯不足的。舉例來說，比亞迪有自己的IGBT,比亞迪經(jīng)濟(jì)型車使用的是自有的IGBT，但優(yōu)異車型會(huì)采用進(jìn)口產(chǎn)品，因?yàn)檫M(jìn)口產(chǎn)品電耗會(huì)更低一點(diǎn)。

具體點(diǎn)說，IGBT的技術(shù)關(guān)鍵有兩點(diǎn)，一是散熱，二是背板工藝。而其中*關(guān)鍵的材料科學(xué)，是中國的薄弱點(diǎn)，日本的優(yōu)越項(xiàng)。

IGBT的下一代SiC(碳化硅)

日本更優(yōu)越的技術(shù)是碳化硅。

豐田曾經(jīng)公開表示：SiC具有與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)同等的重要性。從上世紀(jì)80年代開始，豐田就在研究SiC，比國際同行提前30年。

是什么原因讓豐田這么重視碳化硅呢?畢竟目前SiC材料的成本據(jù)估算是IGBT的8-10倍。

因?yàn)樘蓟枋且粋€(gè)更先進(jìn)的做控制器的電力電子芯片，可以通過大幅度提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)電機(jī)比功率的升高，它的頻率和效率可以做到很高、體積可以非常小，比現(xiàn)在的IGBT要減少大概70—80%。

參照美國能源部2025年目標(biāo)，電機(jī)的功率密度是50千瓦/升，碳化硅控制器是100千瓦/升。

碳化硅還具有在高頻率時(shí)損耗低的優(yōu)勢，能將車輛的效率再提高10%左右，這還意味著續(xù)航里程可以得到同樣的提升，電池成本有可能大幅下降。

在應(yīng)用方面，特斯拉Model3使用的控制器就是碳化硅，比亞迪也宣布已投入巨資布局第三代半導(dǎo)體材料SiC。此外，國內(nèi)還有多家團(tuán)隊(duì)開始產(chǎn)業(yè)化。

估陽明高院士估計(jì)，到2025年會(huì)碳化硅將取代IGBT。這個(gè)時(shí)間表，中國將與世界同步。