近年來，汽車產(chǎn)業(yè)除了原材量價格上漲之外，聽到最多的就是“缺芯”，一顆小小的芯片身價甚至翻了上百倍，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為缺少芯片進而選擇減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。但就是在這樣的大環(huán)境下，有一家車企卻能獨善其身，它就是那個連芯片都要自己造的比亞迪。

一、目前國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

半導(dǎo)體號稱是科技界的“原油”，沒有半導(dǎo)體產(chǎn)品，任何科技產(chǎn)品都沒法生產(chǎn)。但是，國內(nèi)目前的芯片產(chǎn)業(yè)依然重度依賴進口，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，芯片成為我國第一大進口商品，是石油的兩倍還多，進口額近4400億美元，約2.8萬億人民幣。芯片進口額占GDP比例接近2.45%，中國每年進口集成電路的金額占中國所有進口金額的16%，也就是說每進口6塊錢的商品中，就有1塊錢是芯片，而這個數(shù)據(jù)還是在被美國制裁之后的數(shù)據(jù)。

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

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

如今已經(jīng)2022年，如果將所有國內(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年我國芯片自給率為30%左右，也就是說兩年的時間自給率增加了6%，平均每年增加僅3%，如果按照這個增速，到2025年我國芯片自給率也僅僅達到48%，與70%自給率這個目標(biāo)相去甚遠。要達到2025年70%自給率這個目標(biāo)，國產(chǎn)芯片仍然還有很遠的路要走。所以說，目前中國的芯片生產(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，許多汽車主機廠因為缺少芯片而停產(chǎn)的原因所在，就是因為太過于依賴進口芯片。

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汽車品牌。其實，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，比亞迪也堪稱國產(chǎn)芯片“先行者”。比亞迪在2002年成立IC（集成電路）設(shè)計部，與造車和電池計劃幾乎同時起步。目前，比亞迪芯片已經(jīng)在多個領(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，建立起了完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系，在芯片設(shè)計、晶圓制造、模塊封裝與測試、系統(tǒng)級應(yīng)用測試等環(huán)節(jié)均有一定建樹。特別是在功率半導(dǎo)體、車規(guī)級芯片IGBT、SiC的研發(fā)方面，比亞迪有著5年打破外企壟斷，13年追平國際一流的輝煌業(yè)績。

IGBT，又稱“絕緣柵雙極型晶體管”，它像是一種承擔(dān)“開關(guān)”功能的半導(dǎo)體器件，通過在電子設(shè)備中的高效快速開關(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IGBT芯片。

2009年成功研發(fā)出第一代IGBT芯片，一舉打破了國外的技術(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芯片累計裝車已超100萬輛，單車行駛里程超100萬公里。

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中可以看到，比亞迪IGBT采用IDM模式，能夠自行設(shè)計、制造與封裝。

比亞迪IGBT已經(jīng)連續(xù)三年拿下車規(guī)級IGBT模塊全球第二、國內(nèi)廠商第一的成績，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，這與比亞迪長期奉行“自用優(yōu)先”的發(fā)展路線也有關(guān)聯(lián)。不過，隨著比亞迪半導(dǎo)體的拆分上市，未來幾年比亞迪IGBT的市場表現(xiàn)將有巨大的上升空間。

但隨著市場對電動車型的電池容量、電機功率、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現(xiàn)更快的開關(guān)頻次（約為IGBT的5-10倍），同時開關(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、高散熱設(shè)計及車規(guī)級驗證等技術(shù)難題。在2020年7月推出的比亞迪漢EV(參數(shù)|詢價)，通過配備自研的碳化硅電機驅(qū)動控制器，達成了3.9秒的0-100km/h加速時間和更亮眼的續(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％的市場份額，日本羅姆（Rohm）的子公司SiCrystal占據(jù)20％，II－VI占13％；中國企業(yè)方面，天科合達占到5.3％，山東天岳為2.6％，目前主要的市場份額仍掌握在以美歐日為首的國家手中。

三、哪些環(huán)節(jié)會卡脖子？

· 生產(chǎn)設(shè)備靠二手進口

雖然比亞迪半導(dǎo)體在車規(guī)級功率器件方面處于國內(nèi)領(lǐng)先的地位，但受制于中國整體芯片產(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，比亞迪只能通過購買二手設(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)備在市場上也處于供不應(yīng)求狀態(tài)。

目前，長沙比亞迪半導(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，開始進行生產(chǎn)調(diào)試，預(yù)計10月初正式投產(chǎn)，可年生產(chǎn)車規(guī)級芯片50萬片。但是該條生產(chǎn)線的光刻機、刻蝕機、離子注入機等關(guān)鍵設(shè)備均為進口，共208臺套、1133箱，貨值約8.9億元。

受制于國內(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，是由德國西門子半導(dǎo)體部門拆分而來，而西門子EDA又是世界第三大EDA開發(fā)公司，靠著這層關(guān)系，英飛凌可以毫無障礙地使用最先進的EDA開發(fā)工具。

反觀比亞迪方面，按照比亞迪在招股說明書中的描述，一直以來，比亞迪僅能通過購買舊版設(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，在EDA軟件開發(fā)方面，國內(nèi)也開始了全方位布局。國內(nèi)EDA企業(yè)，在全定制模擬電路設(shè)計和數(shù)字前后端領(lǐng)域，已經(jīng)積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。相信在不久的將來，國內(nèi)EDA開發(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的事實。IGBT模塊目前比亞迪已經(jīng)可以達到行業(yè)領(lǐng)先水平，但前面已經(jīng)說到，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。所以各大廠商都開始向SiC方向發(fā)展，對于眾多車廠致力于推廣的800V高壓平臺，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，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，成本也成為了比亞迪發(fā)展SiC模塊的一個重要因素，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。按照目前的市場行情，碳化硅（SiC）器件的價格大約為硅基IGBT器件價格的4到5倍。而造成該現(xiàn)象對的首要原因是碳化硅材質(zhì)遠高于硅基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行重新開發(fā)。

但即便是如此，SiC模塊的研發(fā)還是不能放棄，因為搭載SiC部件后的車輛可以適當(dāng)簡化驅(qū)動系統(tǒng)散熱設(shè)計并削減電池容量，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，到2025年，幾乎所有搭載800V動力電池的車型采用碳化硅SiC方案都將更具成本優(yōu)勢。

四、比亞迪半導(dǎo)體給國內(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都說，造芯片不是因為想造，而是因為買不到。所以比亞迪半導(dǎo)體的強勢方向都是圍繞比亞迪集團發(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購買二手設(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)體所面臨的問題，不僅是自己所面臨的問題，更多的是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的整體性問題。具備IDM（既能設(shè)計，又能生產(chǎn)）能力的自主半導(dǎo)體廠家，全部面臨芯片設(shè)計軟件、生產(chǎn)設(shè)備受限的問題，比亞迪半導(dǎo)體也未能幸免。并且，國內(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，需要國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)通過不斷的工藝迭代與經(jīng)驗累積，才能形成突破。

目前國內(nèi)很多國內(nèi)汽車廠商都已經(jīng)意識到芯片的重要性，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。但局限于一個領(lǐng)域并不能對整個產(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)是一個長期且投資體量巨大的產(chǎn)業(yè)，雖然國內(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，那就必然會陷入大國的博弈。好在如今國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得到重視，國家也開始大力扶持，與國際一線廠商之間雖然有差距，但差距也正在逐漸縮小?！凹辛α扛纱笫隆笔俏覀兊膬?yōu)勢，相信在未來，國產(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，將話語權(quán)掌握在自己手中。

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