透彻易懂的IGBT芯片知识及就业建议！

时间: 2024-06-05 06:34:09 |   作者: 产品类型

  今年4月份，比亚迪发布重磅消息，其半导体业务计划拆分出独立的比亚迪半导体公司寻求上市，随后在两个月内30家投资机构争相对其进行了27亿元投资。这一切得益于比亚迪IGBT技术取得的重大突破，也让“IGBT”这个原本不被世人熟知的名词，忽然变得炙手可热。

  那么IGBT是什么，究竟有多重要？比亚迪的IGBT技术目前处在什么水平？比亚迪半导体公司怎么样？IGBT行业工作前途如何？这篇文章就来回答你的这些疑问。

  IGBT的中文称呼是绝缘栅双极型晶体管，是一种应用于电力电子领域的功率半导体，是能源转换与传输核心器件，可以轻松又有效提高设备的能源利用效率、自动化、智能化水平，所以也被俗称为电力电子装置的“CPU”。

  通过交直流转换，IGBT可以将电动汽车电池中的直流电转换成交流电，供电机使用。也可以将充电桩的交流电转换成直流电，对电池充电。

  通过脉宽调制，IGBT可以轻松改变输送到电机的交流电频率，从而精确改变电机转速，控制车辆行驶速度。以及决定车辆的最大输出功率（最高时速），扭矩（加速、爬坡能力）。

  通常，我们熟悉的电脑CPU偏重于计算和对信息的综合处理。而IGBT则是侧重能源的转换与传输。

  IGBT在导通时，要承受几十到几百安培的电流，在断开时，要承受几百到几千伏的电压，而且IGBT在巨大的电流电压下，还要以每秒最高几万次的速度进行开关，由此产生所需频率的电流。所以IGBT的好坏，直接影响着车辆能否秒级起跑、能否平滑变速、能否顺畅超车等一系列行车关键指标。

  另一方面，二者的集成度也差别巨大。半导体产业中有两大分支：集成电路和分立器件。IGBT只是分立器件中的一种，所以同样是指甲盖大小的芯片，电脑CPU集成了数十亿个晶体管，而IGBT大约只有几十万个晶体管。所以我国公司能够在IGBT领域率先取得突破，以及实现IDM模式生产（一家公司包揽设计、制造全过程）也容易理解。

  所谓车规级，就是一套IGBT硬件的标准规则。按照严苛程度划分，通常军用级＞车规级＞工业级＞商业级。

  因为车辆运行的工况比大多数工业工况复杂。在拥堵的路段车辆需要频繁启停，IGBT上的工作电流也会相应的频繁升降，使得IGBT的结温快速变化。

  车辆还要在不同海拔、温度、湿度、颠簸、泥泞路况中行驶，接受不同驾驶者的不同驾驶习惯，使IGBT的质量面临很大的考验。

  采用永磁同步电机的电动汽车启动、驻车时，IGBT还将持续承受大电流，使模块的局部过热，这对IGBT的耐热性能，及散热系统的设计带来了挑战。

  同时，电动汽车对于驱动系统的功率密度、驱动效率等，也比常规工业领域有着更高的要求，需要依靠高性能的IGBT来满足。因此IGBT芯片也正朝着小型化、低功耗、耐高温、高安全性、智能化的方向发展。

  2009年，比亚迪让中国在 IGBT 技术上实现了零的突破。2018年底比亚迪推出了车规级IGBT4.0产品。目前，比亚迪是我国唯一一家拥有完整IGBT产业链的车企。

  以往很长一段时间，中国90%的IGBT都需要由国外进口，依靠英飞凌、安森美、三菱等国外巨头供货。而2019年比亚迪IGBT在国内市场的占有率已达到了18%，排名第二。

  当然，比亚迪的IGBT距离国际最领先水平还有不小的差距，以近几十年IGBT的制造工艺迭代水平来说，比亚迪推出的IGBT4.0相当于第五代水平，而三菱IGBT在2012年就已达到第七代水平。

  不过，业内已经公认，目前主流的单晶硅IGBT芯片已接近材料的极限性能，IGBT芯片材料正在向第三代SiC材料发展。比亚迪也早已经布局了SiC领域，预计2023年实现SiC材料对单晶硅材料的全面替代。这有助于比亚迪快速缩短和对手的差距。

  第一代半导体材料主要是硅（Si）、锗（Ge），第二代是砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）等，第三代是碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等。

  比亚迪IGBT芯片取得今天的突破绝非一朝一夕之功，自比亚迪于2003年进入汽车行业起，就开始布局新能源汽车，及相应的芯片配套产业。2004年比亚迪微电子在深圳成立（也就是比亚迪总部所在地），主要进行集成电路及功率器件的开发、整合、晶圆生产等业务。2005年比亚迪微电子组建了专门的开发团队，开始研发车规级IGBT产品。

  2008年比亚迪又收购了当时被业界视为是烫手山芋，濒临破产的宁波中纬积体电路（宁波比亚迪半导体前身）。当时宁波中纬设备老旧、管理层动荡被很多业界人士称为烂摊子、销金窟。不过，毕竟比亚迪造的IGBT属于分立器件，所以宁波厂的设备还是能轻松实现的。在经过一系列技术改进、设备升级后，比亚迪造出了IGBT。

  目前比亚迪IGBT芯片晶圆产量已达到每月5万片，预计到2021年可达到每月10万片（2021年产量相当于120万辆新能源汽车的IGBT用量，超过我国2019年新能源乘用车全年的销量）。

  经过本轮重组，比亚迪将旗下原有的两家半导体单位做了整合，同时又加入了节能科技、智能光电、LED等业务。另外比亚迪长沙IGBT工厂也在建设当中。

  从就业的角度来说，比亚迪半导体已经取得了令人瞩目的成绩。而且，电动汽车最关键的电池，第二关键的IGBT，这两方面，比亚迪都达到了国际领先水平，连特斯拉都对比亚迪电动汽车的竞争实力惧怕三分，所以到比亚迪半导体公司就业是个相当的好的选择。

  就IGBT行业的就业而言，虽然IGBT芯片比不上电脑CPU芯片那么高端，但IGBT在轨道交通、电动汽车、家用电器、智能电网、航空航天、国防安全等领域都有着不可或缺的应用。而且，IGBT的需求量也非常巨大，目前一辆新能源汽车上的IGBT芯片用量超过80颗，随着今后新能源汽车的爆发式增长，IGBT的需求量还会大幅增加。

  再往远了说，目前20、30万元的家用量产电动汽车车型就能轻松达到以前数百万元豪车才可以做到的5秒以内0-100km/h加速的性能。随着IGBT、电池技术的继续发展，当二者的进展达到了一定的程度，性能更强、可靠性更高、成本更优的电动坦克、电动螺旋桨飞机、电动游艇兴起也是顺理成章的事情。