近年來(lái)，汽車產(chǎn)業(yè)除了原材量?jī)r(jià)格上漲之外，聽(tīng)到最多的就是“缺芯”，一顆小小的芯片身價(jià)甚至翻了上百倍，即便如此仍然是“一芯難求”，這也導(dǎo)致全球各大車企都曾因?yàn)槿鄙傩酒M(jìn)而選擇減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。但就是在這樣的大環(huán)境下，有一家車企卻能獨(dú)善其身，它就是那個(gè)連芯片都要自己造的比亞迪。

一、目前國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

半導(dǎo)體號(hào)稱是科技界的“原油”，沒(méi)有半導(dǎo)體產(chǎn)品，任何科技產(chǎn)品都沒(méi)法生產(chǎn)。但是，國(guó)內(nèi)目前的芯片產(chǎn)業(yè)依然重度依賴進(jìn)口，不論是汽車領(lǐng)域還是其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)都受到波及。

在2021年，芯片成為我國(guó)第一大進(jìn)口商品，是石油的兩倍還多，進(jìn)口額近4400億美元，約2.8萬(wàn)億人民幣。芯片進(jìn)口額占GDP比例接近2.45%，中國(guó)每年進(jìn)口集成電路的金額占中國(guó)所有進(jìn)口金額的16%，也就是說(shuō)每進(jìn)口6塊錢的商品中，就有1塊錢是芯片，而這個(gè)數(shù)據(jù)還是在被美國(guó)制裁之后的數(shù)據(jù)。

我們確實(shí)應(yīng)該感謝美國(guó)的“當(dāng)頭一棒“，讓我們意識(shí)到芯片對(duì)于國(guó)家科技發(fā)展的重要性。從2019年5月華為芯片被制裁開(kāi)始，中美貿(mào)易戰(zhàn)已經(jīng)過(guò)去整整3年多的時(shí)間，國(guó)家也在近些年開(kāi)始大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，到2021年中國(guó)的芯片產(chǎn)能已達(dá)到日產(chǎn)10億顆，但這其中還包括了在中國(guó)設(shè)廠的境外企業(yè)，如臺(tái)積電，三星，海力士等。所以刨除掉境外企業(yè)，目前國(guó)內(nèi)芯片生產(chǎn)依然十分落后。

其實(shí)國(guó)家早就注意到了這一狀況，并且制定了一系列方案來(lái)應(yīng)對(duì)，但到目前為止，并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。2015年《中國(guó)制造2025》計(jì)劃出爐，半導(dǎo)體自制，成為該計(jì)劃的重點(diǎn)核心產(chǎn)業(yè)。2025計(jì)劃中設(shè)定：到2020年，半導(dǎo)體自給率達(dá)到40%，2025年要達(dá)到70%。

如今已經(jīng)2022年，如果將所有國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的芯片都算上（很多都是低端芯片），自給率也只有36％，而2019年我國(guó)芯片自給率為30%左右，也就是說(shuō)兩年的時(shí)間自給率增加了6%，平均每年增加僅3%，如果按照這個(gè)增速，到2025年我國(guó)芯片自給率也僅僅達(dá)到48%，與70%自給率這個(gè)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。要達(dá)到2025年70%自給率這個(gè)目標(biāo)，國(guó)產(chǎn)芯片仍然還有很遠(yuǎn)的路要走。所以說(shuō)，目前中國(guó)的芯片生產(chǎn)能力不足，很容易被卡脖子，尤其是高端芯片的生產(chǎn)以及汽車芯片。

根據(jù)2021年中汽協(xié)數(shù)據(jù)，我國(guó)汽車芯片自給率只有5%左右，這也是為何上海疫情爆發(fā)之后，許多汽車主機(jī)廠因?yàn)槿鄙傩酒．a(chǎn)的原因所在，就是因?yàn)樘^(guò)于依賴進(jìn)口芯片。

二、一段芯事：比亞迪自研芯片歷史

提起比亞迪，很多人的第一印象是個(gè)汽車品牌。其實(shí)，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，比亞迪也堪稱國(guó)產(chǎn)芯片“先行者”。比亞迪在2002年成立IC（集成電路）設(shè)計(jì)部，與造車和電池計(jì)劃幾乎同時(shí)起步。目前，比亞迪芯片已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用甚至是盈利。比亞迪擁有已授權(quán)專利1167 項(xiàng)，建立起了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，在芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、模塊封裝與測(cè)試、系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用測(cè)試等環(huán)節(jié)均有一定建樹(shù)。特別是在功率半導(dǎo)體、車規(guī)級(jí)芯片IGBT、SiC的研發(fā)方面，比亞迪有著5年打破外企壟斷，13年追平國(guó)際一流的輝煌業(yè)績(jī)。

IGBT，又稱“絕緣柵雙極型晶體管”，它像是一種承擔(dān)“開(kāi)關(guān)”功能的半導(dǎo)體器件，通過(guò)在電子設(shè)備中的高效快速開(kāi)關(guān)，完成電流類型的轉(zhuǎn)換和放電規(guī)模掌控。IGBT器件類型有很多，比如應(yīng)用于高鐵領(lǐng)域的、航天領(lǐng)域的、汽車領(lǐng)域的，乃至工程設(shè)備領(lǐng)域的等等，而比亞迪聚焦的就是車規(guī)級(jí)IGBT芯片。

2009年成功研發(fā)出第一代IGBT芯片，一舉打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷，并且在2018年，比亞迪還推出了IGBT4.0芯片。截止2020年底，比亞迪IGBT芯片累計(jì)裝車已超100萬(wàn)輛，單車行駛里程超100萬(wàn)公里。

目前，比亞迪已經(jīng)研發(fā)成功IGBT6.0，采用了90納米工藝制程，在所有車用芯片中是最小的。與幾納米的手機(jī)芯片不同，車載芯片的技術(shù)核心是工藝的成熟度，由于其特殊的使用環(huán)境，車載芯片也不需要做到那么小，車載芯片更重視的是可靠性、耐用性以及制造成本。并且從比亞迪的招股書(shū)中可以看到，比亞迪IGBT采用IDM模式，能夠自行設(shè)計(jì)、制造與封裝。

比亞迪IGBT已經(jīng)連續(xù)三年拿下車規(guī)級(jí)IGBT模塊全球第二、國(guó)內(nèi)廠商第一的成績(jī)，但與排名第一的英飛凌相比，差距還是相當(dāng)懸殊的。目前，英飛凌依然占據(jù)國(guó)內(nèi)份額的60%-70%之間，而比亞迪則穩(wěn)定在15%左右。當(dāng)然，這與比亞迪長(zhǎng)期奉行“自用優(yōu)先”的發(fā)展路線也有關(guān)聯(lián)。不過(guò)，隨著比亞迪半導(dǎo)體的拆分上市，未來(lái)幾年比亞迪IGBT的市場(chǎng)表現(xiàn)將有巨大的上升空間。

但隨著市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)車型的電池容量、電機(jī)功率、充電效率和損耗的要求提高，IGBT器件受制于材料特性，性能明顯出現(xiàn)瓶頸，器件和車廠紛紛轉(zhuǎn)向SiC（碳化硅技術(shù)）。據(jù)研究數(shù)據(jù)顯示，在750V高壓狀態(tài)下，碳化硅（SiC）部件比相同的硅基IGBT部件能效增加8-12%，傳導(dǎo)損耗減少14%。此外，碳化硅可以在高頻狀態(tài)下穩(wěn)定工作，得益于此，以該材料制作的控制芯片不僅可以實(shí)現(xiàn)更快的開(kāi)關(guān)頻次（約為IGBT的5-10倍），同時(shí)開(kāi)關(guān)損耗比前者下降了75%，這就為相應(yīng)的軟件管理策略預(yù)留了更大的空間。

而在SiC模塊領(lǐng)域，比亞迪目前已經(jīng)推出1200V 1040A SiC功率模塊，突破了高溫封裝材料、高壽命互連設(shè)計(jì)、高散熱設(shè)計(jì)及車規(guī)級(jí)驗(yàn)證等技術(shù)難題。在2020年7月推出的比亞迪漢EV(參數(shù)|詢價(jià))，通過(guò)配備自研的碳化硅電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，達(dá)成了3.9秒的0-100km/h加速時(shí)間和更亮眼的續(xù)航里程。

雖然比亞迪在SiC領(lǐng)域有了比較大的突破，但從全球碳化硅市場(chǎng)占比看，比亞迪還排不上名次。目前科銳（CREE）占據(jù)了全球45％的市場(chǎng)份額，日本羅姆（Rohm）的子公司SiCrystal占據(jù)20％，II－VI占13％；中國(guó)企業(yè)方面，天科合達(dá)占到5.3％，山東天岳為2.6％，目前主要的市場(chǎng)份額仍掌握在以美歐日為首的國(guó)家手中。

三、哪些環(huán)節(jié)會(huì)卡脖子？

· 生產(chǎn)設(shè)備靠二手進(jìn)口

雖然比亞迪半導(dǎo)體在車規(guī)級(jí)功率器件方面處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的地位，但受制于中國(guó)整體芯片產(chǎn)業(yè)水平，比亞迪的芯片產(chǎn)業(yè)鏈并不完善。尤其在制造設(shè)備上，比亞迪只能通過(guò)購(gòu)買二手設(shè)備的方式提升產(chǎn)線生產(chǎn)率，并表示，8英寸晶圓二手設(shè)備在市場(chǎng)上也處于供不應(yīng)求狀態(tài)。

目前，長(zhǎng)沙比亞迪半導(dǎo)體有限公司8英寸汽車芯片生產(chǎn)線9月5日順利完成安裝，開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)試，預(yù)計(jì)10月初正式投產(chǎn)，可年生產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片50萬(wàn)片。但是該條生產(chǎn)線的光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、離子注入機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備均為進(jìn)口，共208臺(tái)套、1133箱，貨值約8.9億元。

受制于國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的整體水平，比亞迪在最關(guān)鍵的芯片設(shè)計(jì)工具EDA則完全受制于人。目前行業(yè)排名第一的英飛凌，是由德國(guó)西門(mén)子半導(dǎo)體部門(mén)拆分而來(lái)，而西門(mén)子EDA又是世界第三大EDA開(kāi)發(fā)公司，靠著這層關(guān)系，英飛凌可以毫無(wú)障礙地使用最先進(jìn)的EDA開(kāi)發(fā)工具。

反觀比亞迪方面，按照比亞迪在招股說(shuō)明書(shū)中的描述，一直以來(lái)，比亞迪僅能通過(guò)購(gòu)買舊版設(shè)備的方式，提升研發(fā)和生產(chǎn)效率。而隨著海外三大EDA巨頭Synopsys、Cadence、Siemens加入斷供行列，比亞迪要追趕英飛凌的研發(fā)腳步，也將更加艱難。

不過(guò)，在EDA軟件開(kāi)發(fā)方面，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始了全方位布局。國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)，在全定制模擬電路設(shè)計(jì)和數(shù)字前后端領(lǐng)域，已經(jīng)積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。相信在不久的將來(lái)，國(guó)內(nèi)EDA開(kāi)發(fā)工具也將陸續(xù)面世。

· IGBT模塊難有突破

除了生產(chǎn)工具被卡脖子之外，技術(shù)上的限制也是比亞迪要面對(duì)的事實(shí)。IGBT模塊目前比亞迪已經(jīng)可以達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，但前面已經(jīng)說(shuō)到，IGBT器件受制于材料特性，整體的性能表現(xiàn)已經(jīng)很難在有所突破。所以各大廠商都開(kāi)始向SiC方向發(fā)展，對(duì)于眾多車廠致力于推廣的800V高壓平臺(tái)，而適合在高壓環(huán)境下工作的SiC材質(zhì)幾乎是所有推廣800V高壓平臺(tái)車企的當(dāng)前唯一的選擇。

· SiC模塊成本頗高

但比亞迪在SiC模塊方面雖然也取得了一定的成績(jī)，雖然起步晚，產(chǎn)品迭代較少，這都影響了比亞迪半導(dǎo)體在SiC模塊方面的發(fā)展。同時(shí)，成本也成為了比亞迪發(fā)展SiC模塊的一個(gè)重要因素，比亞迪芯片目前還是以自用為主，所以比亞迪要優(yōu)先車輛的成本控制。按照目前的市場(chǎng)行情，碳化硅（SiC）器件的價(jià)格大約為硅基IGBT器件價(jià)格的4到5倍。而造成該現(xiàn)象對(duì)的首要原因是碳化硅材質(zhì)遠(yuǎn)高于硅基IGBT材質(zhì)的硬度。這導(dǎo)致制造碳化硅（SiC）部件的廠商，從設(shè)備、工藝、處理到切割的一切都需要進(jìn)行重新開(kāi)發(fā)。

但即便是如此，SiC模塊的研發(fā)還是不能放棄，因?yàn)榇钶dSiC部件后的車輛可以適當(dāng)簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)并削減電池容量，SiC逆變器能夠提升5-10%的續(xù)航，并節(jié)省400-800美元的電池成本（80kWh電池、102美元/kWh）。而根據(jù)日本羅姆（Rohm）公司的推測(cè)，到2025年，幾乎所有搭載800V動(dòng)力電池的車型采用碳化硅SiC方案都將更具成本優(yōu)勢(shì)。

四、比亞迪半導(dǎo)體給國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的警示

王傳福和比亞迪半導(dǎo)體高管在接受采訪時(shí)都說(shuō)，造芯片不是因?yàn)橄朐?，而是因?yàn)橘I不到。所以比亞迪半導(dǎo)體的強(qiáng)勢(shì)方向都是圍繞比亞迪集團(tuán)發(fā)展汽車、光伏所必須的半導(dǎo)體產(chǎn)品。

而且，比亞迪還坦言其自身也是通過(guò)購(gòu)買二手設(shè)備的方式提升產(chǎn)線生產(chǎn)率，并表示，8英寸晶圓二手設(shè)備在市場(chǎng)上也處于供不應(yīng)求狀態(tài)。而且比亞迪半導(dǎo)體在芯片設(shè)計(jì)工具——EDA、IP核，以及其它上游原材料方面，也都不具備自產(chǎn)能力。所以在很多層面還是受制于人。

比亞迪半導(dǎo)體所面臨的問(wèn)題，不僅是自己所面臨的問(wèn)題，更多的是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的整體性問(wèn)題。具備IDM（既能設(shè)計(jì)，又能生產(chǎn)）能力的自主半導(dǎo)體廠家，全部面臨芯片設(shè)計(jì)軟件、生產(chǎn)設(shè)備受限的問(wèn)題，比亞迪半導(dǎo)體也未能幸免。并且，國(guó)內(nèi)芯片在生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量上，仍然與業(yè)內(nèi)一線廠家存在一定差距。這些差距，需要國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)通過(guò)不斷的工藝迭代與經(jīng)驗(yàn)累積，才能形成突破。

目前國(guó)內(nèi)很多國(guó)內(nèi)汽車廠商都已經(jīng)意識(shí)到芯片的重要性，也不再輕易相信“全球一體化”這樣的言論，所以都宣布將加快自研芯片的速度。但局限于一個(gè)領(lǐng)域并不能對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈造成太大影響，而是應(yīng)該具備為產(chǎn)業(yè)鏈造血的能力，而且應(yīng)該出現(xiàn)更多的、具備孵化產(chǎn)業(yè)鏈能力的汽車公司。只是受限于產(chǎn)業(yè)發(fā)展，終究會(huì)被所在產(chǎn)業(yè)裹挾，只有跳出產(chǎn)業(yè)局限，才能顛覆產(chǎn)業(yè)。

全文總結(jié)：目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展都慢人一步，主要核心設(shè)備還受制于外企。并且半導(dǎo)體的研發(fā)是一個(gè)長(zhǎng)期且投資體量巨大的產(chǎn)業(yè)，雖然國(guó)內(nèi)現(xiàn)在從事半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)業(yè)的公司如雨后春筍一般冒出，但巨額的資金投入讓這些企業(yè)很難能夠設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出高端的芯片，只有像華為、比亞迪這種資金雄厚的企業(yè)不怕燒錢、燒時(shí)間、燒人才。

而且，當(dāng)一樣資源一旦被擺上了戰(zhàn)略的高度，那就必然會(huì)陷入大國(guó)的博弈。好在如今國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得到重視，國(guó)家也開(kāi)始大力扶持，與國(guó)際一線廠商之間雖然有差距，但差距也正在逐漸縮小。“集中力量干大事”是我們的優(yōu)勢(shì)，相信在未來(lái)，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體不光可以做到自給自足，而是可以向其他產(chǎn)業(yè)一樣，完全打破海外的壟斷，將話語(yǔ)權(quán)掌握在自己手中。