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IGBT被(bei)譽為(wei)電力世界的(de)鑰匙，新能源汽(qi)車的(de)“CPU”，如今正(zheng)面臨卡脖子難題，為(wei)了(le)自主可(ke)控，無數企業在攻堅克難。

在此(ci)間(jian)(jian)，出(chu)(chu)行一(yi)客（ID：carcaijing）看到一(yi)個特別的(de)身(shen)影——株(zhu)洲中車(che)時(shi)代半(ban)導體(ti)有限公司（下(xia)稱，中車(che)時(shi)代半(ban)導體(ti)）。誰曾想(xiang)，如今(jin)的(de)“新四大發明”中的(de)高鐵，也曾面(mian)臨IGBT的(de)卡脖子困擾(rao)。當年，中車(che)時(shi)代半(ban)導體(ti)在合適的(de)時(shi)間(jian)(jian)，選擇合適的(de)企業，完(wan)成了收購吸收。從滿足國產需求，到開始向全球輸出(chu)(chu)產品，奪取市場份額。

如今(jin)，海外政策對半導體設(she)備的(de)限制也(ye)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)嚴，有(you)些手續也(ye)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)麻煩。越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多的(de)關鍵設(she)備的(de)引入和使用受到(dao)較大(da)影響。這對于產業鏈結構不完整的(de)中(zhong)國(guo)半導體企業，尤其是Fabless模(mo)式（無(wu)晶圓(yuan)廠）的(de)企業而言，無(wu)疑(yi)像懸在頭頂的(de)達摩(mo)克(ke)利斯之劍。

“脖(bo)子”被(bei)卡也不是一(yi)次(ci)兩次(ci)了(le)。在(zai)中(zhong)車(che)時(shi)代(dai)半導體副總經理(li)顏驥眼里，即便挑戰不小，但仍顯得有些風淡云(yun)輕，他對出行一(yi)客(ke)（ID：carcaijing）表示(shi)，在(zai)一(yi)路歷經的(de)坎坷中(zhong)，這樣的(de)事情(qing)遇見的(de)多了(le)。每次(ci)都在(zai)不同的(de)地方卡，一(yi)直卡到現(xian)在(zai)，要(yao)說最(zui)艱(jian)難的(de)是，還是十五年(nian)前從零開(kai)始的(de)時(shi)刻……

01

IGBT是什么？

2008年，自中車時代半(ban)導體收購英國(guo)(guo)功(gong)率半(ban)導體廠商丹尼(ni)克斯(si)（Dynex）的那一刻開(kai)始，中國(guo)(guo)高鐵IGBT芯片(pian)被(bei)國(guo)(guo)外廠商“卡脖(bo)子”的狀況，正式進入倒計時。

什么(me)是(shi)IGBT芯(xin)片？IGBT的(de)中(zhong)文全(quan)稱(cheng)是(shi)絕緣柵雙極型晶體管，從(cong)工(gong)作(zuo)原理來講，IGBT可以簡單理解為(wei)一個類似開(kai)關(guan)、轉(zhuan)換(huan)交(jiao)流電和直(zhi)流電的(de)裝置。從(cong)應(ying)用場景來講，作(zuo)為(wei)電力(li)電子重要大功率主流器(qi)件之一，IGBT已經廣泛應(ying)用于家(jia)用電器(qi)、交(jiao)通(tong)運(yun)輸(shu)、電力(li)工(gong)程、可再生能源和智能電網等(deng)領域。尤其對于發展(zhan)如日中(zhong)天的(de)新能源汽車(che)而言，IGBT更(geng)是(shi)“CPU”一般(ban)的(de)存在(zai)。

IGBT被譽(yu)為(wei)電力世界的(de)鑰匙，研(yan)發(fa)和生產難度極高，這項(xiang)技術也一(yi)直被日本(ben)、德國等發(fa)達國家所壟斷。可是IGBT對高鐵(tie)十分(fen)重要，直接決定了高鐵(tie)的(de)起步(bu)制動(dong)速(su)度、運行(xing)時速(su)的(de)調整和能源利用的(de)效率高低。

沒有(you)掌(zhang)握核心技(ji)術，中國(guo)制(zhi)造要(yao)使(shi)用IGBT芯片只(zhi)能(neng)靠(kao)引進(jin)。單論(lun)高鐵的需求(qiu)，我國(guo)每年(nian)就(jiu)需要(yao)進(jin)口約10萬個IGBT芯片，一(yi)年(nian)進(jin)口額為12億(yi)元(yuan)(yuan)。中國(guo)從西門(men)子進(jin)口的高鐵列車，一(yi)列就(jiu)要(yao)2.5億(yi)人民(min)幣。而中車時代半導(dao)體(ti)收購Dynex，交易金(jin)額只(zhi)有(you)約1672萬加(jia)元(yuan)(yuan)（約1.09億(yi)人民(min)幣）。

“這(zhe)是一(yi)(yi)次難得的收(shou)購(gou)機(ji)(ji)遇”，一(yi)(yi)位分析人士對(dui)出(chu)行一(yi)(yi)客（ID：carcaijing）分析稱，當(dang)時剛上全球金融(rong)危(wei)機(ji)(ji)，打開(kai)了一(yi)(yi)個并(bing)購(gou)的窗口期；Dynex是業內的老牌企(qi)業，雖然(ran)從量上看(kan)不是頭(tou)部，但底子特(te)別扎實，中車可以通過收(shou)購(gou)了解相關技術發展的底層邏輯。

關于Dynex為(wei)什么選擇中車(che)，顏(yan)驥對出(chu)行一客（ID：carcaijing）解釋：“收(shou)購Dynex是(shi)要看(kan)它(ta)愿不愿意的，它(ta)也可以賣給別的買家。其(qi)實這是(shi)單純(chun)行業金融基礎的一個問題(ti)，這個問題(ti)其(qi)實很真實，就是(shi)芯片一般跟電(dian)力結合才能長久(jiu)的發(fa)展，否則它(ta)沒有前景和方(fang)向。”

Dynex本身具備6英寸IGBT生產線(xian)(xian)，收購Dynex后，中車(che)是(shi)否要(yao)急于突破技(ji)術，是(shi)一個(ge)在(zai)內部有爭議的問題。“不能總是(shi)追趕別人，我(wo)們要(yao)超越。”中車(che)時代半導體研究所董事長丁榮軍決(jue)定，要(yao)基于Dynex的技(ji)術，充(chong)分吸收IGBT的創新(xin)發(fa)展成(cheng)果，升級建(jian)設8英寸IGBT生產線(xian)(xian)。

2014年，中車時代半導體自主研制(zhi)的8英寸IGBT芯片(pian)成功下線(xian)，這才(cai)讓人們看到了中國在(zai)高壓IGBT的可(ke)能性，從此國產IGBT芯片(pian)支持的電壓范圍為(wei)650V～6500V全覆蓋。

所謂高(gao)壓的(de)范圍大(da)(da)致是2500～6500V，主要用于軌道牽引（高(gao)鐵(tie)、動車(che)組）、電網(wang)、大(da)(da)型工業裝備等，而高(gao)壓IGBT全(quan)球最大(da)(da)的(de)供應商是日本三菱電機。

中(zhong)車(che)時代半(ban)(ban)導(dao)體(ti)的(de)8英(ying)寸IGBT生(sheng)產線(xian)完備后，在(zai)價格戰中(zhong)逐(zhu)漸搶奪(duo)外(wai)國(guo)廠商市(shi)(shi)場份額。從2014年至2016年，中(zhong)車(che)時代半(ban)(ban)導(dao)體(ti)的(de)大(da)功(gong)率(lv)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)的(de)中(zhong)國(guo)市(shi)(shi)場市(shi)(shi)占(zhan)率(lv)從0升至60%，獲取了國(guo)內市(shi)(shi)場大(da)部分(fen)訂單。此(ci)后，中(zhong)車(che)時代半(ban)(ban)導(dao)體(ti)布局海外(wai)，在(zai)印度、馬來西亞、俄羅(luo)斯等市(shi)(shi)場均有嘗試。

02

從高鐵到汽(qi)車，中車再次入局(ju)

在高(gao)鐵建設告(gao)一(yi)段落，新能源(yuan)汽(qi)車(che)(che)站在風(feng)口(kou)之際(ji)，中車(che)(che)時代(dai)半導體(ti)果斷(duan)切(qie)分出子公司——時代(dai)電氣，從而更好地切(qie)入(ru)車(che)(che)規級IGBT市場。

顏驥在(zai)(zai)第13屆中國(guo)汽(qi)車(che)(che)論(lun)壇中的(de)演講提到，到2027年，新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)(che)的(de)滲透率將會(hui)超過50%。IGBT是新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)(che)裝置核心器件，尤其在(zai)(zai)電驅方(fang)面(mian)的(de)技(ji)術門檻比較高。新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)(che)在(zai)(zai)130KW以上的(de)電驅應(ying)用逐步會(hui)成為主流，對(dui)大功(gong)率器件的(de)需求將會(hui)比較旺盛。

顏驥表示，中車時代半導(dao)體以(yi)前對應用于軌道交通(tong)以(yi)及電網的高壓IGBT投入較大(da)，2017年(nian)進入汽車領域(yu)后快速(su)發展，第二條產線建設完(wan)全基于汽車產品，去年(nian)年(nian)底在這一領域(yu)又投資(zi)111個億，在株洲和宜興兩地全面擴展中低壓的功率半導(dao)體芯片產業(ye)。

關于這部(bu)分的(de)產品開發，顏驥認為，主要還是構建(jian)底層的(de)能力、平臺能力、分層分級、持續創新。中車目前的(de)重(zhong)心(xin)還是最基(ji)礎的(de)技術，因為往(wang)后做芯片(pian)是以創新為主，以前都是向國(guo)外(wai)瞄準，但(dan)現在更多是要實現突破。

在出(chu)行一客（ID：carcaijing）的(de)訪談中，顏(yan)驥補充道(dao)：“我們(men)原來是(shi)研究(jiu)所，所以技術創新的(de)想法一直存在，底層技術是(shi)要自己做的(de)。可(ke)以這(zhe)樣(yang)講，今天是(shi)汽車(che)的(de)軌(gui)道(dao)，而軌(gui)道(dao)交通這(zhe)一塊的(de)傳統(tong)技術，我們(men)是(shi)可(ke)以實現的(de)。”

近(jin)年來，第(di)三代(dai)半導體材料碳化硅（SiC）成(cheng)為冉冉升起(qi)的新星。SiC能夠(gou)有效提(ti)高(gao)系(xi)統(tong)效率、降低能耗(hao)、減小(xiao)系(xi)統(tong)裝(zhuang)置體積與重量、提(ti)高(gao)系(xi)統(tong)可(ke)(ke)靠性(xing)，可(ke)(ke)使高(gao)速列車電力(li)轉換損耗(hao)降低30%至(zhi)50%。缺點(dian)則(ze)在于成(cheng)本較高(gao)，同等(deng)級別的SiCMOSFET芯片，其成(cheng)本是(shi)硅基IGBT的8-12倍。

顏驥介(jie)紹，中(zhong)車已經推出了(le)M、L和S系列產(chan)品，覆蓋30千瓦(wa)(wa)到(dao)360千瓦(wa)(wa)的(de)功率等級。S系列的(de)模塊是(shi)標準的(de)封(feng)裝(zhuang)結構，能夠匹配目(mu)前主(zhu)流市場的(de)需求(qiu)。L的(de)模塊就(jiu)是(shi)平(ping)面轉模，比(bi)較適用于大功率段，并(bing)且(qie)可(ke)以兼容碳(tan)化硅和硅基IGBT。碳(tan)化硅面向(xiang)了(le)未(wei)來新(xin)能源(yuan)汽(qi)車的(de)發展需求(qiu)，中(zhong)車在株洲的(de)基地(di)，之后(hou)的(de)重點就(jiu)是(shi)碳(tan)化硅的(de)芯片建設。

03

提高國產率：完(wan)善產業(ye)鏈

盡管中車(che)的(de)IGBT技術已經達(da)到國(guo)際(ji)領(ling)先水(shui)平(ping)，但我國(guo)半導體原材料仍(reng)然會被國(guo)外“卡脖子”。顏驥在(zai)演(yan)講中提到，目前大部分原材料還是集中在(zai)日本、歐洲、美(mei)國(guo)等西方國(guo)家。特別是一些關鍵的(de)原材料，像高(gao)阻的(de)硅單晶、高(gao)性能的(de)光刻膠(jiao)以(yi)及高(gao)純的(de)靶材等，還有(you)封裝需要的(de)鋁(lv)(lv)碳化(hua)(hua)硅基板、氮化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)襯板、氮化(hua)(hua)硅襯板，硅凝膠(jiao)、焊片等等。

此外，國外的(de)一些(xie)政(zheng)策(ce)對半導體設(she)備的(de)限制也越來越嚴，有些(xie)手續也越來越麻煩(fan)。光刻機、離(li)子注入、封裝(zhuang)方面鍵合(he)機、測試設(she)備等部分都受到比較大的(de)影響。這對于產業鏈(lian)結(jie)構不完整的(de)中國半導體企業，尤其是(shi)Fabless模式（無晶圓廠）的(de)企業而言(yan)，無疑像(xiang)懸在頭頂的(de)達摩克利斯之劍。

“脖(bo)子(zi)”被卡(ka)(ka)也(ye)不是(shi)一(yi)次(ci)兩次(ci)了。顏驥對出行一(yi)客(ke)（ID：carcaijing）表示：“我們一(yi)路歷經的(de)(de)坎坷(ke)中，這樣的(de)(de)事情遇(yu)見(jian)的(de)(de)多了。每次(ci)都在(zai)不同的(de)(de)地方卡(ka)(ka)，一(yi)直卡(ka)(ka)到現在(zai)，但也(ye)比(bi)不過最初那個時候。”

在新冠疫情時(shi)期，如斯達半(ban)導這(zhe)樣的(de)Fabless模式企業，由于(yu)產業鏈不完(wan)整風(feng)險較大，失(shi)去了(le)理想、小鵬等眾(zhong)多客(ke)戶(hu)，而(er)這(zhe)些客(ke)戶(hu)投入(ru)了(le)中(zhong)車的(de)懷抱。顏驥介紹(shao)，中(zhong)車是IDM模式（有(you)晶圓廠），芯片(pian)和(he)(he)模塊作(zuo)為中(zhong)游(you)產業可以有(you)效帶動上游(you)的(de)原材(cai)料和(he)(he)下游(you)設備(bei)廠商的(de)發展(zhan)，并且中(zhong)車愿意跟友商一起協(xie)同資源，通過技術(shu)創新來促進上下游(you)的(de)應用推廣，也希望有(you)更多的(de)機會(hui)支持國產化(hua)的(de)芯片(pian)。

中車現在目前已經(jing)形成了基(ji)礎材(cai)料、功率芯(xin)片(pian)、傳感芯(xin)片(pian)、汽車三電系統以(yi)及新(xin)能源整(zheng)車的完整(zheng)布局，希望(wang)能夠推動產(chan)業鏈上下游的協同發展，快速提升國產(chan)化(hua)的比率。

在協同行業(ye)資源(yuan)上(shang)，2014年，中車牽頭成(cheng)立了(le)功率半導體(ti)這方(fang)面(mian)的聯盟(meng)，聯盟(meng)覆蓋(gai)了(le)半導體(ti)的專用(yong)材(cai)料、設備(bei)、芯片、器件模塊、裝置以及系統(tong)應(ying)用(yong)全產業(ye)鏈單(dan)位。2018年，中車成(cheng)立了(le)湖南(nan)省功率半導體(ti)創(chuang)新中心，類似于“公司(si)+聯盟(meng)”方(fang)式運營模式，囊(nang)括材(cai)料、工藝、應(ying)用(yong)等功率半導體(ti)全產業(ye)鏈。

顏驥呼吁，要加強(qiang)汽(qi)車(che)功(gong)率(lv)半(ban)導體(ti)產業鏈(lian)(lian)(lian)建設，為(wei)打(da)好汽(qi)車(che)芯片為(wei)代(dai)表的(de)(de)“產業基(ji)礎(chu)高級化(hua)、產業鏈(lian)(lian)(lian)現代(dai)化(hua)攻堅戰”，以行業協(xie)(xie)會、學會做樞紐，協(xie)(xie)同汽(qi)車(che)行業上下游企業重(zhong)點發展(zhan)產業鏈(lian)(lian)(lian)前端比較薄弱(ruo)環節，打(da)造完(wan)整的(de)(de)產業鏈(lian)(lian)(lian)，培育產業生態(tai)發展(zhan)以支撐自主技術的(de)(de)創新迭代(dai)，構(gou)建協(xie)(xie)同發展(zhan)的(de)(de)汽(qi)車(che)功(gong)率(lv)半(ban)導體(ti)產業鏈(lian)(lian)(lian)生態(tai)圈。