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IGBT被譽為電力(li)世界的鑰匙(chi)，新能源汽車(che)的“CPU”，如今(jin)正面(mian)臨卡脖子難(nan)題，為了自(zi)主可控(kong)，無數企業在攻堅克難(nan)。

在(zai)此間，出(chu)行一(yi)客（ID：carcaijing）看到(dao)一(yi)個特(te)別的(de)身影——株洲中(zhong)車(che)時代(dai)半(ban)導體(ti)有(you)限公司（下稱，中(zhong)車(che)時代(dai)半(ban)導體(ti)）。誰曾(ceng)想(xiang)，如今的(de)“新四大發明”中(zhong)的(de)高(gao)鐵(tie)，也(ye)曾(ceng)面臨IGBT的(de)卡脖子困擾(rao)。當年，中(zhong)車(che)時代(dai)半(ban)導體(ti)在(zai)合適的(de)時間，選擇合適的(de)企業(ye)，完(wan)成了收(shou)購(gou)吸收(shou)。從滿足國(guo)產需求，到(dao)開始向全(quan)球輸出(chu)產品(pin)，奪(duo)取(qu)市場份額。

如今，海外政策對半導體(ti)(ti)設(she)備的(de)(de)(de)限(xian)制也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)嚴(yan)，有些(xie)手續也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)麻煩。越(yue)來(lai)越(yue)多的(de)(de)(de)關鍵設(she)備的(de)(de)(de)引入和使用受到較(jiao)大(da)影(ying)響。這對于產業(ye)鏈結(jie)構(gou)不完整的(de)(de)(de)中國(guo)半導體(ti)(ti)企業(ye)，尤其(qi)是Fabless模(mo)式（無(wu)晶圓廠）的(de)(de)(de)企業(ye)而(er)言，無(wu)疑像(xiang)懸在頭頂的(de)(de)(de)達(da)摩(mo)克利斯之劍。

“脖子”被(bei)卡也不(bu)是一(yi)(yi)次(ci)兩(liang)次(ci)了(le)。在中車(che)時(shi)代(dai)半導(dao)體副總經理顏驥眼里，即(ji)便挑戰不(bu)小，但仍顯得有些風淡云(yun)輕，他對出行(xing)一(yi)(yi)客（ID：carcaijing）表示，在一(yi)(yi)路歷經的(de)坎坷中，這樣的(de)事情遇見的(de)多了(le)。每(mei)次(ci)都在不(bu)同的(de)地方卡，一(yi)(yi)直(zhi)卡到(dao)現在，要說最艱難的(de)是，還是十五年前從零開始的(de)時(shi)刻……

01

IGBT是什么(me)？

2008年(nian)，自中(zhong)車時代半(ban)(ban)導體收購英國功率半(ban)(ban)導體廠商丹尼克斯(si)（Dynex）的(de)那一刻開始(shi)，中(zhong)國高鐵IGBT芯片被國外(wai)廠商“卡(ka)脖子”的(de)狀況，正式進入倒計時。

什么(me)是IGBT芯片？IGBT的中文(wen)全稱是絕(jue)緣柵雙極(ji)型晶體管，從工(gong)(gong)作(zuo)原理(li)來(lai)講，IGBT可以(yi)簡單理(li)解(jie)為(wei)一個(ge)類似開關(guan)、轉換交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)和(he)(he)直流(liu)電(dian)(dian)(dian)的裝置(zhi)。從應用(yong)場(chang)景來(lai)講，作(zuo)為(wei)電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子重要大功率主流(liu)器件之一，IGBT已經廣泛(fan)應用(yong)于(yu)家用(yong)電(dian)(dian)(dian)器、交(jiao)通(tong)運輸、電(dian)(dian)(dian)力工(gong)(gong)程、可再生(sheng)能源和(he)(he)智能電(dian)(dian)(dian)網等領(ling)域。尤其(qi)對于(yu)發展(zhan)如日中天的新(xin)能源汽車而言，IGBT更(geng)是“CPU”一般(ban)的存在。

IGBT被譽為電力世(shi)界的(de)鑰(yao)匙，研發和生(sheng)產難度極(ji)高，這(zhe)項技術也一直被日本、德國(guo)等發達(da)國(guo)家所(suo)壟斷(duan)。可是IGBT對高鐵(tie)十分(fen)重要，直接(jie)決(jue)定了高鐵(tie)的(de)起(qi)步制(zhi)動速度、運行時速的(de)調整和能源利(li)用的(de)效率高低。

沒有掌(zhang)握核心技術(shu)，中國制造要(yao)使(shi)用IGBT芯片(pian)只(zhi)能靠引(yin)進。單論高鐵的(de)需(xu)求(qiu)，我(wo)國每(mei)年(nian)就需(xu)要(yao)進口(kou)(kou)約(yue)(yue)10萬個IGBT芯片(pian)，一年(nian)進口(kou)(kou)額(e)為12億元(yuan)。中國從西門子(zi)進口(kou)(kou)的(de)高鐵列車，一列就要(yao)2.5億人民幣(bi)。而中車時代半導體收(shou)購Dynex，交易金額(e)只(zhi)有約(yue)(yue)1672萬加(jia)元(yuan)（約(yue)(yue)1.09億人民幣(bi)）。

“這是(shi)一(yi)次難得的收購機遇(yu)”，一(yi)位分析人士(shi)對出行一(yi)客（ID：carcaijing）分析稱，當時剛上全(quan)球金融(rong)危機，打開了一(yi)個并購的窗口(kou)期；Dynex是(shi)業內的老(lao)牌企業，雖然從(cong)量(liang)上看不(bu)是(shi)頭部，但底子特別(bie)扎實，中車可以通過收購了解相關技(ji)術發展(zhan)的底層邏(luo)輯。

關于Dynex為什么選擇(ze)中車，顏(yan)驥對出(chu)行一客（ID：carcaijing）解釋：“收購Dynex是(shi)要看(kan)它(ta)(ta)愿不愿意的(de)，它(ta)(ta)也可以賣給別的(de)買(mai)家。其實這是(shi)單(dan)純行業金融基礎的(de)一個(ge)問題，這個(ge)問題其實很真實，就是(shi)芯片一般跟電力結合才能長久的(de)發展，否則它(ta)(ta)沒(mei)有前景和(he)方向(xiang)。”

Dynex本身(shen)具備6英寸(cun)IGBT生產(chan)線(xian)，收購(gou)Dynex后，中(zhong)車是否要急于突破(po)技術(shu)(shu)，是一(yi)個在內部(bu)有爭議的(de)問題。“不(bu)能總是追趕別人(ren)，我們要超越。”中(zhong)車時代(dai)半(ban)導體(ti)研究所董事長(chang)丁榮軍決定，要基(ji)于Dynex的(de)技術(shu)(shu)，充分吸收IGBT的(de)創新發展成(cheng)果，升(sheng)級建設(she)8英寸(cun)IGBT生產(chan)線(xian)。

2014年(nian)，中車時(shi)代半導體(ti)自主研制(zhi)的8英寸IGBT芯片成功(gong)下線，這(zhe)才讓(rang)人(ren)們看到了中國在高(gao)壓IGBT的可能性(xing)，從此國產(chan)IGBT芯片支持的電壓范圍(wei)為650V～6500V全覆蓋。

所謂高壓的范圍大致是2500～6500V，主要用于軌道牽引（高鐵(tie)、動車組）、電(dian)網、大型(xing)工業(ye)裝(zhuang)備等，而(er)高壓IGBT全球(qiu)最大的供應商是日本三(san)菱(ling)電(dian)機(ji)。

中車(che)(che)時代(dai)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)的8英寸IGBT生產線完(wan)備(bei)后(hou)，在價格戰中逐漸搶(qiang)奪外國(guo)(guo)廠商市(shi)場(chang)份額。從(cong)2014年至2016年，中車(che)(che)時代(dai)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)的大(da)功率半(ban)導(dao)(dao)體(ti)的中國(guo)(guo)市(shi)場(chang)市(shi)占率從(cong)0升至60%，獲取(qu)了國(guo)(guo)內(nei)市(shi)場(chang)大(da)部分(fen)訂單。此后(hou)，中車(che)(che)時代(dai)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)布(bu)局(ju)海外，在印(yin)度、馬來西亞、俄(e)羅斯等市(shi)場(chang)均有嘗試。

02

從高鐵(tie)到汽車，中車再次入局

在高鐵建設告(gao)一段(duan)落，新能源汽車站(zhan)在風口之(zhi)際，中(zhong)車時代半(ban)導體果斷切分(fen)出子公司——時代電氣，從而更好(hao)地(di)切入車規級IGBT市場。

顏(yan)驥在(zai)第13屆中國汽車論壇(tan)中的(de)演講(jiang)提(ti)到，到2027年，新(xin)能源(yuan)汽車的(de)滲透率將會(hui)超(chao)過(guo)50%。IGBT是新(xin)能源(yuan)汽車裝置核(he)心器(qi)(qi)件(jian)，尤其(qi)在(zai)電驅方(fang)面的(de)技術門(men)檻(jian)比較高。新(xin)能源(yuan)汽車在(zai)130KW以上的(de)電驅應用逐步會(hui)成(cheng)為主流，對大功率器(qi)(qi)件(jian)的(de)需求(qiu)將會(hui)比較旺盛。

顏驥表(biao)示，中車時(shi)代半導體以(yi)前對應用于軌道交通(tong)以(yi)及電(dian)網的高壓IGBT投入較大，2017年進入汽車領域后快速發展，第二(er)條產(chan)線建設(she)完全(quan)基于汽車產(chan)品(pin)，去年年底在(zai)這一(yi)領域又(you)投資(zi)111個(ge)億(yi)，在(zai)株洲和(he)宜興兩地全(quan)面擴展中低壓的功(gong)率(lv)半導體芯(xin)片產(chan)業。

關于(yu)這(zhe)部(bu)分的產品(pin)開發，顏驥認為，主要還是(shi)構建底層(ceng)的能力(li)、平臺能力(li)、分層(ceng)分級(ji)、持(chi)續創(chuang)(chuang)新。中車目前的重心還是(shi)最基礎的技術(shu)，因(yin)為往后做(zuo)芯片是(shi)以創(chuang)(chuang)新為主，以前都是(shi)向國外瞄準，但現在更多是(shi)要實現突(tu)破。

在出行(xing)一客（ID：carcaijing）的訪談中(zhong)，顏(yan)驥補充(chong)道(dao)：“我(wo)(wo)們原來是(shi)研究所(suo)，所(suo)以(yi)(yi)技術創(chuang)新的想法一直存在，底(di)層技術是(shi)要自己做的。可以(yi)(yi)這(zhe)樣講(jiang)，今天是(shi)汽車的軌道(dao)，而軌道(dao)交通這(zhe)一塊的傳統(tong)技術，我(wo)(wo)們是(shi)可以(yi)(yi)實現的。”

近年(nian)來(lai)，第(di)三代半導(dao)體(ti)材料碳化硅（SiC）成為(wei)冉(ran)冉(ran)升起的新星。SiC能夠有(you)效提高(gao)系(xi)統效率(lv)、降低能耗(hao)、減小系(xi)統裝置(zhi)體(ti)積與(yu)重量、提高(gao)系(xi)統可靠(kao)性，可使(shi)高(gao)速列車電力(li)轉換(huan)損(sun)耗(hao)降低30%至50%。缺(que)點則在于成本(ben)較高(gao)，同等級別(bie)的SiCMOSFET芯片，其(qi)成本(ben)是硅基IGBT的8-12倍。

顏驥介紹，中車(che)已經推(tui)出了M、L和(he)S系(xi)列產品，覆蓋30千瓦(wa)到360千瓦(wa)的功(gong)率等級。S系(xi)列的模(mo)塊是標準的封裝(zhuang)結構，能夠匹配目前主流(liu)市場的需求。L的模(mo)塊就是平面轉(zhuan)模(mo)，比較(jiao)適用于大功(gong)率段(duan)，并且可以兼(jian)容(rong)碳(tan)化(hua)硅(gui)和(he)硅(gui)基IGBT。碳(tan)化(hua)硅(gui)面向了未來新能源汽(qi)車(che)的發展需求，中車(che)在(zai)株洲(zhou)的基地，之后的重點就是碳(tan)化(hua)硅(gui)的芯片建設。

03

提(ti)高(gao)國產(chan)率：完善產(chan)業鏈

盡管中(zhong)(zhong)車的IGBT技術已(yi)經達到國際領先水平，但(dan)我國半(ban)導體(ti)原材(cai)料仍然會被國外“卡脖子”。顏驥在演講中(zhong)(zhong)提到，目前(qian)大部分原材(cai)料還是(shi)集中(zhong)(zhong)在日本、歐洲、美國等(deng)西方國家(jia)。特別是(shi)一些(xie)關鍵的原材(cai)料，像高(gao)阻的硅(gui)單晶(jing)、高(gao)性能的光刻膠以及高(gao)純的靶材(cai)等(deng)，還有封裝需(xu)要(yao)的鋁碳化硅(gui)基板、氮化鋁襯(chen)(chen)板、氮化硅(gui)襯(chen)(chen)板，硅(gui)凝膠、焊片等(deng)等(deng)。

此外(wai)，國外(wai)的(de)(de)一些(xie)政策(ce)對(dui)半導體(ti)設(she)備的(de)(de)限制也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)嚴，有(you)些(xie)手續也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)麻煩(fan)。光刻機、離子注(zhu)入(ru)、封裝方面鍵合機、測試設(she)備等部分都受到比(bi)較大的(de)(de)影響。這(zhe)對(dui)于產業鏈結構不完整的(de)(de)中國半導體(ti)企(qi)業，尤其是Fabless模式（無晶圓廠）的(de)(de)企(qi)業而言，無疑像(xiang)懸在頭頂的(de)(de)達摩克利(li)斯之劍。

“脖子”被卡也(ye)不是一(yi)次(ci)(ci)兩次(ci)(ci)了。顏驥對出行一(yi)客（ID：carcaijing）表示(shi)：“我們一(yi)路歷經的坎坷中，這樣的事情遇見的多了。每次(ci)(ci)都在(zai)不同的地方卡，一(yi)直(zhi)卡到(dao)現在(zai)，但(dan)也(ye)比不過最(zui)初那個時候。”

在新冠疫情(qing)時期，如斯達半(ban)導這樣的(de)(de)Fabless模式(shi)企業，由于產(chan)業鏈不完(wan)整(zheng)風險較(jiao)大，失(shi)去了(le)理(li)想、小鵬等眾(zhong)多客戶，而(er)這些(xie)客戶投入了(le)中(zhong)車(che)的(de)(de)懷(huai)抱。顏驥(ji)介紹，中(zhong)車(che)是IDM模式(shi)（有(you)晶圓廠），芯片和模塊(kuai)作(zuo)為(wei)中(zhong)游(you)產(chan)業可以(yi)有(you)效(xiao)帶動上(shang)游(you)的(de)(de)原材料和下(xia)(xia)游(you)設備廠商的(de)(de)發(fa)展，并且中(zhong)車(che)愿意跟友商一起協同資(zi)源，通(tong)過技術(shu)創新來促進上(shang)下(xia)(xia)游(you)的(de)(de)應用推廣(guang)，也希(xi)望有(you)更多的(de)(de)機(ji)會(hui)支持國產(chan)化的(de)(de)芯片。

中(zhong)車現在目前已經(jing)形成了(le)基礎(chu)材(cai)料、功率芯片、傳(chuan)感(gan)芯片、汽車三電系統以及新能源整(zheng)(zheng)車的(de)(de)完(wan)整(zheng)(zheng)布局，希望能夠推動產業(ye)鏈上下游的(de)(de)協同發(fa)展，快速提升國產化的(de)(de)比率。

在(zai)協同行業資(zi)源上，2014年，中(zhong)車牽頭成立(li)了功(gong)(gong)率半(ban)導(dao)體(ti)這方(fang)面的(de)聯盟(meng)，聯盟(meng)覆(fu)蓋(gai)了半(ban)導(dao)體(ti)的(de)專(zhuan)用材(cai)(cai)料(liao)、設(she)備(bei)、芯片、器件模塊(kuai)、裝(zhuang)置以及系統應用全產業鏈(lian)單位。2018年，中(zhong)車成立(li)了湖南省(sheng)功(gong)(gong)率半(ban)導(dao)體(ti)創新中(zhong)心，類似于“公司+聯盟(meng)”方(fang)式(shi)(shi)運(yun)營(ying)模式(shi)(shi)，囊(nang)括材(cai)(cai)料(liao)、工藝、應用等功(gong)(gong)率半(ban)導(dao)體(ti)全產業鏈(lian)。

顏驥呼(hu)吁，要加強汽(qi)(qi)車功率半導體(ti)產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈(lian)建(jian)設，為(wei)(wei)打好汽(qi)(qi)車芯片(pian)為(wei)(wei)代表的(de)“產(chan)(chan)業(ye)(ye)基礎高級化(hua)、產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈(lian)現代化(hua)攻堅戰”，以行(xing)(xing)業(ye)(ye)協會(hui)、學會(hui)做樞紐，協同(tong)汽(qi)(qi)車行(xing)(xing)業(ye)(ye)上下(xia)游(you)企業(ye)(ye)重點發(fa)展產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈(lian)前端(duan)比較薄弱環節，打造完整的(de)產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈(lian)，培育產(chan)(chan)業(ye)(ye)生態發(fa)展以支撐自主技(ji)術的(de)創新迭代，構建(jian)協同(tong)發(fa)展的(de)汽(qi)(qi)車功率半導體(ti)產(chan)(chan)業(ye)(ye)鏈(lian)生態圈。