是高铁的核心部件！它还掌握着新能源产业的命脉！

说到高铁，相信大家的第一印象就是快、稳、安全，已经成为世界第一。

从北京到上海，从1200 km开车要十几个小时，但是高铁只要四个半小时。

如果测试大家，高铁的核心部件是什么？相信很多人都想象不到。

既不是能让列车达到最高时速350km/h、功率上万千瓦的电动机组，也不是能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，加速速度，最大速度，动力消耗，能不能瞬间启动，能不能开的舒服，能不能停的稳，都取决于这个小小的IGBT。

但自1988第一代IGBT芯片诞生以来，其制造的核心技术一直牢牢掌握在英飞凌、三菱等海外巨头手中。即使是国家级的高速列车组，也要花巨资对外采购。

以2008年为例。随着“基建狂魔”将高铁快速铺设到全国各个角落，一辆8节车厢的列车需要152个芯片，成本高达200万元。

每年对65438+百万芯片的需求四舍五入为13亿！

以三菱为例，仅仅是垄断中国高铁就赚了大钱，甚至战略性地放弃了2500伏的低压市场。反正有中国支持，没什么好隐瞒的。

那么，这一小部分的由来是什么呢？

同样高铁的这个核心部件会对新能源行业产生什么影响？

今天，总统将向你们简要介绍一下IGBT。

01.IGBT，怎么了？

IGBT(学名绝缘栅双极晶体管)是一种复合全控压驱动功率半导体器件。

你是不是有点迷茫？没关系，听总统给你解释:

我们知道，金属导电性好，属于导体；陶瓷和塑料导电性差，属于绝缘体。

电导率介于两者之间的材料是半导体。

如果能人为控制半导体的导电性，就能在日常生活中发挥不可想象的作用！

我们今天的主角IGBT就是这样一种导电性可控的半导体。

简单地说，IGBT是一个开关，控制电路是开还是关。

开着的时候能承受几十到几百安培的电流；

当它关闭时，它可以承受数百到数千伏的电压。

IGBT最大的特点就是在这种电流电压水平下，每秒可以开关近万次(10kHz)！

只要是脉宽调制，输入的电流就可以很容易变成人们需要的频率的交流电！

这些电可以用来驱动高铁的交流电机。而且可以通过改变交流电的频率来改变电机的速度，从而达到高铁变速的目的。是不是很神奇？

IGBT就是这样一个负责能量转换和传输的核心器件，所以也被称为电力电子器件的“CPU”。

因此，IGBT在“十二五”期间被列为国家16重大技术突破的第二名也就不足为奇了。

02.IGBT对新能源汽车有多重要？

和高铁一样，IGBT也是新能源汽车除电池外的核心部件。

这可以从成本上看出来:

除了动力电池，IGBT是新能源汽车第二贵的部件。

作为电机驱动系统的核心，IGBT的成本占整车制造成本的近10%！

不用说，DC充电桩30%的原材料成本将交给烧钱大户IGBT。

IGBT可以将电池输出的大功率直流电逆变成交流电，提供给交流电机，通过变频变压改变交流电机的转速，从而精确改变车辆的速度和加速能力。

使用交流充电桩充电时，还需要将IGBT转换成DC，并将电压提升到电池组的电压，才能给电池组充电。这也影响了新能源汽车的充电效率和充电速度。

DC充电桩也是如此，只不过电能转换的过程放在充电桩里。

这还没完。

不仅电机驱动需要IGBT，新能源汽车的发电机和空调部分也需要IGBT协同工作。

原理和电机驱动系统差不多，只是从大功率逆变器换成小功率逆变器，电流会更小。

因此，IGBT的好坏将直接影响到这些新能源汽车最直观的性能，如动力、效率、能耗等。成本这么高可以理解。

2016年全球电动车(含商用车)销量200万左右，购买IGBT成本差不多9亿美元。平均一辆车450美元，是电动车中除电池外最贵的部件。

比如特斯拉Model X采用英飞凌提供的132 IGBT单管控制成本，其中前置电机36个，后置电机96个，总成本650美元。

如果使用更完美的IGBT模块，成本可能超过65，438美元+0，500英镑...

全球市值最大的车企丰田在90年代研发混合动力汽车时就决定——电控核心IGBT必须完全掌握在自己手里。

按照丰田章男总统的说法，“IGBT和发动机一样重要”。

所以，当然丰田成为了当时世界上唯一一家自主研发IGBT的车企，还把自己的好朋友、皇家供应商电装也拉了进来，大家有钱一起赚。

早在2014，丰田中央研究院就与电装合作开发了世界顶级的新IGBT芯片。

但这还不够:丰田的销量是世界第一。产能不足怎么办？

于是，在电装的帮助下，丰田投资了德国汽车半导体巨头、全球最重要的IGBT供应商英飞凌。

这样的绑定(绑架)就不用再担心供应安全了。

这也从侧面验证了IGBT对于一个车企有多重要。

03.IGBT的未来

目前，在世界范围内，IGBT已经发展到7.5代。

电动车公社为大家梳理了历代IGBT的发展路线:

相比上一代，1-5代的性能有了很大提升，但从第六代开始，说是慢慢挤牙膏也不为过，20年来技术并没有太大的快速增长。

这是因为材料的限制。

IGBT使用的硅(Si)基功率器件驱动系统已经接近甚至触及材料本身的天花板。

要想有进一步的突破，必须要有新的材料。

这时，更强大的SiC(碳化硅)出现了。

SiC器件不仅工作频率提高了2.5倍，阻断电压提高了65，438+00倍，而且工作损耗降低了80%左右。此外，工作结温从65，438+075℃提高到600℃，功率密度进一步提高。

谈人是指新能源汽车可以获得更长的续航时间和更快的充电速度。

虽然SiC的成本比普通Si贵6倍，但它依然以其强大的性能赢得了众多厂商的青睐。

特斯拉Model 3是第一个吃螃蟹的新能源汽车。

用了SiC，腰不酸，腿不疼。我可以只用75kWh的电池组运行664km的电池寿命。

V3过充仅需15分钟即可补充250公里续航，这也离不开SiC对升压充电的支持。

可以负责任的说，SiC是电控系统的未来趋势和绝对核心。

但是SiC也不是没有缺点。

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有可能使用。

到目前为止，它仍处于从IGBT到SiC的过渡期。

只有技术进步，成本降低，才能广泛推广应用。

04.中国的现状

IGBT在中国的地位可以说是等同于石油。

据著名投行摩根士丹利预测，2020年国内IGBT市场规模将达到6543.8+092亿元，占世界市场份额的35.6%。其中27%的市场，约51亿元，是新能源汽车，可称为核心用户大户。

然而，国内技术水平仍然落后，只能贡献不到20%的产能，IGBT芯片仍然严重依赖进口。

这个时候，比亚迪率先站了出来。

早在2003年，比亚迪开始造车之前，就开始布局IGBT，2005年完成R&D团队。那就别说电动车了。丰田是唯一量产的混合动力汽车。

这里还有一个有趣的小插曲。

当时与半导体行业毫无瓜葛的比亚迪看中了宁波中威的6寸半导体生产线专利。

趁着宁波中威资不抵债破产，比亚迪只用了当年投资的65，438+0/65，438+00，即65，438+0.7亿元，趁火打劫进行了收购。

按说，无论是从战略布局还是经济角度，这笔交易都堪称教科书级别。

人家不买账，业界更是叫苦不迭。反映在股价上，分分钟就是暴跌30%。

好在有了人才和生产线，比亚迪顺利通过了国家科技成果鉴定，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。

你知道接下来的故事。2018年底，比亚迪全面发布了自主研发的“IGBT4.0”技术，也向世界宣告了自己拥有了像丰田一样的世界级完整IGBT产业链。

这都快20年了。

至于下一代半导体材料SiC，比亚迪也投入巨资进行生产和研发，并在比亚迪唐EV中得到部分应用，提高唐EV的充电效率。而且据说SiC也将在即将上市的比亚迪汉上全面应用。关注比亚迪韩的朋友，可以期待一下韩的续航表现和快充动力。

除了比亚迪，国内其他半导体公司也没闲着。

今年年初，IGBT市场占有率全球前十的中国企业嘉兴斯达半导体股份有限公司正式敲响主板的钟声。加上国有的株州CRRC时代电气有限公司，全球IGBT市场份额Top15已经挤进了两家中国企业。

其他企业也在奋起直追，试图抹平与世界级厂商的差距。

总裁也相信，在未来的Top15，会有更多优秀的中国企业。

写在最后

1956 7月13日，中国生产的第一辆自主汽车正式下线。举国欢腾的同时，也宣告着国内汽车工业的新篇章正式拉开序幕。

在那个燃油车时代，国内汽车行业一直受制于变速箱，没有发展起来。

变速箱和IGBT一样，是核心部件，核心技术也掌握在别人手里。

想要吗？不好意思，拿钱买吧。利润自然要分成三部分。

你三，别人七。

在对方眼里，这是跪着赚钱，做生意，不是穷。

近年来，汽车工业已经进入电气化时代。

随着“弯道超车”的口号，国内各企业开始加紧自主研发三大动力系统。

除了三胞和IGBT自持的比亚迪之外，

电池巨头当代安培科技有限公司站了出来；

美国上市的蔚来出局；

背后是小鹏、理想，还有一大批供应商企业，都在小步追赶...

慢慢的，人们发现，有了政策和技术的支持，就是能够站着挣钱站着了。

当你站直了，你会很难说话。

我很期待有一天国产新能源汽车能够凭借自己的硬实力走出国门，走向世界，成为行业的领头羊。

我们一直在努力做一个尽职尽责、客观公正的新能源汽车媒体，也在努力写出有用的新闻和评论。如果你觉得我们的东西有点意思，记得关注我们~

前段时间根据销量和热度榜，

刚刚做了11热门车的真实续航测试。

当我们把这11辆车的电全部跑完。

结果很神奇！

关注电动车公社微信微信官方账号

回复“续航”就能看到！

本文来自车家作者汽车之家，不代表汽车之家立场。