新能源汽车需要芯片吗

【太平洋汽车网】新能源汽车需要半导体芯片，汽车芯片制造的技术要求并不高，相比手机芯片达到5nm这个精度，汽车芯片比较常用的却是28nm、45nm、65nm的12英寸晶圆体以及0.18um的晶圆体。

为什么我们买不到想要的车？为什么汽车行业普遍都在缺芯片？

制程要求不高，但良品率更为严苛对于大多数人来说，最常听到芯片的场景就是我们的数码产品，无论是购买手机时的“苹果A14”、“高通骁龙处理器”，亦或者是在购买电脑时候的英特尔、AMD等，我们似乎常常能听到这个词，甚至有不少发烧友能细数7nm、10nm制程工艺的不同之处，芯片离我们似乎并不遥远。

手机行业作为消费领域的高集成度行业，对于芯片的技术要求极高，5nm这个级别的制程全球也仅有几家晶圆厂可以制造，但汽车芯片可不同。

从汽车电子产业链上来看，晶圆厂制造不同规格的晶圆体（不同制程的8英寸、12英寸晶圆体）提供给零部件巨头们，接着零部件供应商生产出对应控制器或者处理器（常见的有MCU、CMOS图像传感器、各类ADAS辅助类芯片、传感器等），再交付给整车厂进行组装。

不过事实上，汽车芯片制造的技术要求并不高，相比手机芯片达到5nm这个精度，汽车芯片比较常用的却是28nm、45nm、65nm的12英寸晶圆体以及0.18um的晶圆体。

但是，汽车芯片和数码产品芯片最大的两个不同便是在于超高的良品率，以及因工作环境不同而更为严苛的产品可靠性。

汽车作为直接关系到驾乘人员人身安全的交通工具，在电子器件越来越多的情况下，汽车芯片的良品率要求极高——你试想一下，如果负责ACC自适应巡航的芯片以及传感器是残次品，在实际使用中发生故障很可能会直接造成人员伤亡，所以汽车厂家对于零部件的要求不仅有着严苛的检查筛选机制，还有在制造阶段就达到百万分之一这样的良品率。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

因为汽车的性能需要芯片才能完成，按照种类可以分为功能芯片MCU（微控制单元）、功率半导体（IGBT、MOSFET等）、传感器及其他等四大类别。

只有早期生产的纯机械汽车才不需要芯片。随着汽车技术的飞速发展，已经很少有厂家生产纯机械的汽车，汽车逐渐转向电动化、智能化发展。

一辆智能化的电动或混动汽车除了要装载电机，音响系统 ，还要搭载驾驶辅助系统、智能座舱、传感器等智能设备，毫无疑问比传统燃油车需要更多的车用芯片。

1、MCU：主要是在汽车的各种外围电路与接口电路连接控制。相当于汽车的大脑，控制汽车所有的电子系统，包括：悬挂、发动机电控系统、车载信息娱乐、雨刷车窗、电动座椅等各个要用到的部件。

2、功率半导体（IGBT、MOSFET等）：IGBT芯片全称是“绝缘栅双极型晶体管”，是由 BJT(双极结型晶体三极管) 和 MOS(绝缘栅型场效应管) 组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件，其主要运用在新能源车上。

3、传感器：汽车传感器是汽车计算机系统的输入装置，它的作用是把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电信号输给计算机，以便汽车处于最佳工作状态。

1、环旭电子：全球ODM/EMS领导厂商，专为国内外品牌电子产品或模组提供产品设计、微小化、物料采购、生产制造、物流与维修服务。

2、长电科技：中国半导体第一大封装生产基地，国内著名的晶体管和集成电路制造商，产品质量处于国内领先水平。长电科技拥有目前体积最小可容纳引脚最多的全球顶尖封装科技，在同行业中技术优势十分突出。

3、歌尔股份：成立于2001年6月，中国电声行业龙头企业，全球微电声领域领导厂商，主要客户有三星、索尼、微软、华为和小米等。

4、中环股份：致力于半导体节能和新能源产业，是一家集半导体材料-新能源材料和节能型半导体器件-新能源器件科研、生产、经营、创投于一体的国有控股企业。

5、三安光电：国内成立最早、规模最大、品质最好的全色系超高亮度发光二极管外延及芯片产业化生产基地，主要从事全色系超高亮度LED外延片、芯片、化合物太阳能电池及Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体等的研发、生产与销售。

6、太极实业:以半导体封装检测以及化纤帘帆布生产为主营业务，拥有现代化技术装备，通过收购十一科技进军半导体晶圆厂洁净工程领域。

7、中芯国际：世界领先的集成电路晶圆代工企业之一，中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业。主要业务是根据客户本身或第三者的集成电路设计为客户制造集成电路芯片。

8、士兰微：从事集成电路以及半导体微电子相关产品的设计、生产与销售的高新技术企业。以消费类数字音视频应用领域为目标的集成电路产品，包括以光盘伺服为基础的芯片和系统。

9、银河电子：从事数字电视接收终端、数字电视前端系统、双向有线网络传输设备、核心软件，以及银行、通讯、安防、电力等行业信息电子设备精密结构件的研发、制造与销售。

10、紫光国芯：目前国内最大的集成电路设计上市公司之一。

芯片问题造成电动车产能急减。同时也会影响相关产品的需要。

因芯片问题造成新能源车产能急减。同时也会影响相关产品的需要。正极材料已经大幅降价。会不会影响碳酸锂，有待观察。如果新能源车产能长时间减产，必然会影响碳酸锂的用量，并影响价格松动。

如果江特这一波下跌是因为这个原因的话，说明主力嗅到了某些异味。但是下跌一定程度还会上涨，因为新能源是国家的长期战略，用到锂盐的地方很多。短线下跌或许是机会，重仓的或许会难过些。

分类

电动车按轮胎个数及结构类型分可分为：电动自行车、电动摩托车、电动独轮车、电动四轮车、电动三轮车、电动滑板车；按照动力来源分：纯电动汽车、增程式电动车、混合动力电动车、燃料电池车。

按电力提供的方式可以分成两大类，一是连接外部电源来获得电力，另外就是用燃料电池，储能器件（如储能电池，超级电容）等作为电力。

按驱动方式分类：纯电动汽车，混合动力电动汽车（串联、并联、混联），燃料电池电动汽车。按外形来分，可以分为电动独轮车、电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、电动四轮车。按用途方式分类：电动汽车，电动三轮车，电动自行车（可对比自行车）。

你们觉得电动车里面，最核心的部件是什么？

给大家几个选项

1.电池

2.电机

3.其他部件

我目测选2的人会比较多，那么先恭喜你们答对了！

但是电机里面最核心的部件，你知道是什么？

嗯，它就是咱们这一期视频的主角-IGBT芯片。

那么IGBT究竟是何方神圣？

所谓IGBT就是绝缘栅双极型晶体管。

它是由BJT，也就是双极结型晶体三极管 和MOS，也就是绝缘栅型场效应管组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件。

是不是听的有点晕？

首先小鲸先给大家科普下，半导体器件分类。

它主要有两种分类方法，是否可控和驱动方式。

是否可控里面又细分：

不可控型，也就是不能用控制信号控制其通断，比如普通功率二极管。

半控型，也就是可以控制导通，但是不能控制关断，比如普通晶闸管。

全控型，也就是可以控制其导通和关断，比如IGBT。

驱动方式方面，又分为电流驱动，也就是可以通过电流信号控制导通和关闭，比如三极管BJT。

电压驱动，也就是可以通过电压信号控制导通和关闭，比如IGBT。

细心的粉丝可能注意到，小鲸我前面说到IGBT是晶体管呀，那么它算不算芯片呢？

咱们拿华为麒麟990 5G芯片来举例。

它的芯片面积为113.31平方毫米，这么小的地方集成了多达103亿个晶体管。

可以看到芯片是由大规模晶体管组成的，所以严格来说，单个IGBT不能归为芯片，而是功率半导体器件。

现在一般说IGBT芯片，是指包括了IGBT功率器件和其他很多东西组成的。

IGBT的主要工作是控制和传输电能。

它可以处理6500W以上的功率，并且工作时可以在短短1秒的时间内，实现10万次电流开关动作。

千万不要小看它这个功能哦！

目前的电动车，之所以不需要设计复杂的发动机与变速箱等机械系统，IGBT的存在,可谓大功一件。

并且IGBT芯片，和咱们日常提到的7nm,5nm集成电路芯片一样，也是国家02专项的重点扶持项目。02专项就是指"十二五"期间国家16个重大技术突破专项中的第二位。

也就是说，这块芯片是目前功率电子器件里技术最先进的产品。

就拿我们常用的电脑举个例子。

电脑想要做高速运算的话，它需要CPU。

那像咱们高铁或者电动车这样的驱动，也是需要一种器件，去作为电流的变换，而IGBT就是作为电能变换的这么一个CPU。

据统计，我国发电总量的60%都用在了各类电机上。

如果采用IGBT器件对电机进行变频调速，电机耗费的电能可以节能大约1/3，即可节约全国总发电量的20%，相当于新建5个三峡大坝的效能。

根据工作电压的高低，IGBT 模块一般被划分为三类。

低压600V以下

中压600V-1200V

高压 1700V-6500V

低压IGBT模块一般用于消费电子、 汽车 零部件领域。

中压IGBT模块一般用于新能源 汽车 、工业控制、家用电器等领域。

高压IGBT模块一般用于轨道交通、新能源发电、智能电网等领域。

在电动车方面，IGBT成为电动车电驱系统的大头，成本直接占去了一半。

而电驱系统在电动车整车的成本占比约为15-20%，这意味着单单是IGBT就占去了整车成本的7-10%。

IGBT有多重要？

举个形象的比喻，它就好像管你寝室供电的宿管大爷。

什么时候给电，什么时候拉闸，大爷轻车熟路。具体给多少电大爷也管，你要是用电不规范，偷偷用大功率电器，通报批评没商量。

具体来说，IGBT可以直接控制直流、交流电的转换。决定了驱动系统的扭矩以及最大输出功率。所以你这车加速能力怎样，最高时速多少，能源效率如何全看它。

举个例子：

比如在电动 汽车 特斯拉Model 3上面，提供电源的是密密麻麻的电池，这些电池提供400伏直流电。

而电动车的电机转动必须用交流电，通过改变电机交流电的频率来改变电机的转速，从而精准的控制车辆行驶的速度和加速能力，这背后都是IGBT的功劳。

再比如高铁上面。

在火车运行中，要在短时间内将速度从零提升到300公里以上，或者在极短的时间内将正在高速行驶的列车平稳停下来。

这看似简单的加速、减速过程，背后需要一系列相关传动设备，牵引变流器以及其他电动设备的配合才行。而这就需要确保各种设备所需的电流、电压极为精准可靠。

在目前技术条件下，只有大功率的IGBT，才能满足这一苛刻要求。

而且在减速过程中，通过IGBT的作用，还可以将列车减速产生的能量转为电能回馈给电网。

可以说，IGBT的装置就是列车运行的"心脏"。

那么IGBT的研发难不难？

跟传统手机芯片研发一样。

IGBT 行业的上游产业主要包括半导体材料，比如硅片、光刻胶等等。以及相关设备比如光刻机、刻蚀机等等。

IGBT行业根据芯片制造的工序，又可依次划分为芯片设计、晶圆制造、模块封装与测试三个环节。

不过，IGBT芯片相较于手机芯片的制造工艺及设备来说，要求没有这么高。

另外不同功率等级的IGBT芯片，也有不同的尺寸大小。一般来说，功率等级越高，芯片的尺寸就会越大。

目前IGBT 产品最具竞争力的生产线是8英寸和12 英寸。

世界最为领先的厂商是德国英飞凌，已经在12英寸生产线量产IGBT 产品。

国内晶圆的生产企业绝大部分，还停留在6 英寸产品的阶段。目前国内实现8英寸产品量产的有深圳比亚迪、株洲中车时代和华虹宏力。但其产品良率与国际龙头相比还存在一定差距。

最后是IGBT行业的下游产业。

它包括广泛的各细分应用市场，IGBT 在工业控制、新能源 汽车 ，消费电子、电力储能、轨道交通，家用电器等领域均有大量应用。

IGBT的技术，过去长期被极少数经济发达国家所垄断。

比如我国机车车辆使用的IGBT模块都要从德国、日本进口，特别是在高等级的IGBT器件上。

2008年我国的第一条高铁京津城际铁路开通，随后又开通了更多的高铁线路，对IGBT的需求成倍增加。

一个8列标准动车组就需要152个IGBT芯片，光这个芯片的成本就高达将近两百万元，每年中国高铁制造需要向国外采购十万个以上IGBT模块，采购资金超过12亿元人民币。

2014年6月，经过6年的不懈努力，由我国自主研制并具有完全知识产权的8英寸IGBT芯片成功下线。

打破了大规模半导体没有自主芯片的 历史 ，预示着我们的高铁拥有了第一颗"中国芯"。

最后小鲸我想说：

十多年前，IGBT芯片基本是欧洲和日本的天下。

高铁用的IGBT被日本三菱重工垄断，电动车的IGBT被德国英飞凌垄断。

而如今国内各类企业开始加紧，对IGBT芯片进行自主研发。其中比较有名的就是深圳比亚迪，株洲中车时代电气，杭州士兰微等等。

目前复兴号所涉及的高速动车组的254项重要标准中，中国标准占到了84%。

高铁跑得快，全靠电机带。

其中复兴号的心脏也就是牵引电机。它拥有1152个IGBT芯片，这种能让高铁平稳运行的芯片，目前株洲中车自主研发的生产线，每年可以生产50万个。

中国中车生产的IGBT芯片，不仅可以满足自己的需求，还可以达到出口国外的标准，也已达到世界一流水平。

不得不说，中国标准的意义就在于每一项核心突破，拉动的都是整个体系的升级。而一个个体系的升级，最终使得中国制造走向全球。