作者 / 陳念航
編輯 / 王德芙
出品 / 汽車之心(微信 ID:Auto-Bit)
作為中國最早涉足新能源汽車領域的民營車企,比亞迪從一開始就沒有將自己局限為一家整車製造企業。
對新能源汽車產業鏈的深度垂直整合,是比亞迪在國內汽車產業立足的一大特色。
從 2019 年 3 月至 2020 年 4 月期間,比亞迪利用一系列的拆分與整合將其自有的新能源汽車核心供應鏈進行了大幅重構,其中就包括 5 家弗迪系公司以及一家專攻半導體技術的公司——「比亞迪半導體」。
關於 5 大弗迪系公司,我們先按下不表,今天重點來聊聊新近拆分的「比亞迪半導體」。
27 億元融資,1 年內估值翻 4 番,比亞迪半導體為什麼金貴?
2020 年 4 月,比亞迪通過對比亞迪微電子等公司的一系列股權轉讓和業務劃轉,重組成立了一家名為「比亞迪半導體」的公司。
「比亞迪半導體」由比亞迪微電子、寧波比亞迪半導體以及廣東比亞迪節能科技三合一而成,同時還吸納了惠州比亞迪實業的智能光電、LED 光源和 LED 應用相關業務。
隨後在 5 月和 6 月,比亞迪半導體先後在 A 輪和 A+ 輪融資中拿下了總計約 27 億人民幣的巨額投資。
在拿下這兩輪融資前,比亞迪半導體的官方估值為75 億人民幣。
而根據前不久中金對比亞迪半導體給出的最新估值已經高達 300 億人民幣。
在比亞迪半導體的 A 輪與 A+ 輪投資方中,既有長於資本運作的紅杉資本、中金資本、國投創新等機構;也有如北汽產投、上汽產投、中芯國際、ARM、小米等產業資本。
兩輪融資中,超過 30 家機構的 44 名投資主體成為比亞迪半導體的外部股東,這部分股東目前持有該公司約 28% 的股份,剩餘股份則全部歸屬於比亞迪。
這也意味著比亞迪仍然享有對這家公司的絕對控制權。
7 月,有媒體報導,比亞迪有意推動比亞迪半導體獨立上市,傳聞稱將登陸科創板或創業板。
IGBT:電動車的「心臟」
重組後的比亞迪半導體,其主要業務覆蓋功率半導體、智能控制 IC、智能傳感器和光電半導體的研發、生產和銷售,而且擁有包含晶片設計、晶圓製造、封裝測試和下遊應用在內的系統化能力。
在比亞迪半導體的眾多產品中,最為核心的莫過於車規級 IGBT 晶片和模塊。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)全稱「絕緣柵雙極電晶體」,是一種大功率的電力電子器件,也是新能源汽車電控系統非常核心的組件。
它能夠直接控制直、交流電的轉換,決定驅動系統的扭矩(汽車加速能力)、最大輸出功率(汽車最高時速)等。
另外,因為車輛電控系統的能耗主要來自逆變器控制器部分,而逆變器控制器損耗的 70% 又來自開關部分,也就是最核心的元件 IGBT。
所以, IGBT 的效率也間接影響車輛的續航裡程。
作為 IGBT 模塊的核心,IGBT 晶片與動力電池電芯並稱為電動車的「雙芯」,其成本佔整車成本的 5%左右。
如果以整個 IGBT 模塊的成本來計算,這個數值要提升至 7%以上。
以特斯拉 Model S 為例,其使用三相異步驅動電機,其中每一相的驅動控制都需要使用 28 顆塑封的 IGBT 晶片,三相共需要使用 84 顆 IGBT 晶片。
在比亞迪半導體推出真正可量產的車規級 IGBT 之前,國內的車用 IGBT 供應 90% 以上都依賴於國際巨頭,比如英飛凌、安森美、三菱、富士通等等。
這些年,包括比亞迪半導體、斯達半導在內的國產供應商發力追趕。
以 2019 年的數據為例:
全球第一大 IGBT 供應商英飛凌為中國的電動乘用車市場供應了約 62.8 萬套 IGBT 模塊,市場佔有率接近 60%。
而比亞迪半導體則供應了接近 20 萬套,市佔率約為 20%。
比亞迪半導體在 IGBT 領域的進展,背後是比亞迪長達 15 年的投入。
比亞迪半導體走到今天,也離不開王傳福在 2008 年頂著巨大壓力做出的一個決定。
點石成金:王傳福收購中緯積體電路
比亞迪最早在 2005 年組建研發團隊,正式布局 IGBT 產業。
這個時間點距離比亞迪收購秦川汽車僅過去兩年,這年也是比亞迪旗下首款真正意義上自研的車型——比亞迪 F3 的誕生之年。
從這點來看,比亞迪在很早就有掌握 IGBT 這個電控系統核心元件的想法,其切入口則是整套系統中最為關鍵的 IGBT 晶片。
2005 年前後,國內集成電路設計和生產能力都非常薄弱,比亞迪要設計 IGBT 晶片的難度可想而知。
到 2008 年,比亞迪內部研發 IGBT 晶片遲遲沒有成果,而且還面臨晶片設計出來怎麼製造的問題。
這年,王傳福看上了一家半導體製造企業——中緯積體電路(寧波)有限公司。
這家公司成立於 2002 年,註冊資本 1 億美元,主要從事晶圓生產、晶片製造,在當時被稱為浙江省最尖端的高科技項目。
寧波市政府積極引入這個項目,眾多投資人更是狂熱追捧。
中緯積體電路在當時之所以如此受歡迎,也是因為國內發展集成電路製造產業之心非常迫切。加之這家公司其實和臺積電頗有淵源。
中緯積體電路是由臺灣亞太科技和大茂電子共同出資成立。中緯積體電路董事長馮明憲曾任大茂電子董事長、亞太科技公司執行長。
上世紀 90 年代,臺灣大力發展半導體產業。臺積電剛成立時,臺積電一廠就是臺灣經濟部工研院租借給其廠地,張忠謀在執掌臺積電之前,就曾是工研院的院長。
2002 年 2 月臺積電一廠租借到期後,臺積電將廠區內的一座實驗室捐給了工研院,並且將餘下的晶圓廠設備賣給了馮明憲曾執掌的亞太科技。
這批二手設備正好成為了中緯積體電路創立的基礎,但也給這家公司後來的發展埋下了隱患。
經過從 2002 年到 2008 年五年多的發展,中緯積體電路並沒有成長為外界期望的半導體製造明星公司,而是一步步走向衰落。
其最大的問題就是晶片生產設備老舊、設備維護費用高而致產能不足,另外就是資金短缺。
各種原因集中起來,最終導致中緯積體電路經營慘澹,走向被拍賣的結局。
2008 年,這家瀕臨破產的半導體企業,幾乎找不到人接盤。
轉機出現在這年 10 月,比亞迪王傳福在眾多的外界質疑聲中斥資近 2 億人民幣拍下了中緯積體電路,後來這家公司就變成了「寧波比亞迪半導體」,現在已經被整體併入「比亞迪半導體」。
當時在外界看來,這起收購將讓比亞迪至少虧損 20 億人民幣,公司股價也應聲下跌。
然而,後來的事實證明,王傳福這一收購決策讓比亞迪的 IGBT 產品研發和製造走上了正軌。
王傳福接手中緯後,將其業務整合到比亞迪生產鏈上,核心產品就是電動汽車 IGBT。
就這樣,比亞迪在 IGBT 晶片和器件的研發設計及生產製造端建立起了較為完整的能力。
IGBT 的演進方向
2009 年,比亞迪正式推出 IGBT 1.0 晶片,並且成功通過中電協電力電子分會的科技成果鑑定,這顆晶片推出也打破了國際巨頭在這一領域的技術壟斷。
隨後 2012 年,比亞迪又推出了 IGBT 2.0 晶片。
基於這塊晶片,比亞迪打造出了車規級 IGBT 模塊,並應用在比亞迪純電動車 e6 上。
2015 年,比亞迪又將 IGBT 晶片升級為 2.5 版本。
自研 10 年、收購中緯積體電路 7 年之後,比亞迪的 IGBT 業務不斷壯大,這年其 IGBT 模塊的營業額突破 3 億人民幣。
2017 年,比亞迪 IGBT 4.0 晶片研發成功,並於 2018 年 11 月正式推出車規級 IGBT 4.0 晶片。
在這款晶片的加持之下,比亞迪 IGBT 模塊的綜合損耗較當時市場主流產品降低了約 20%,其溫度循環壽命可以做到市場主流產品的 10 倍以上。
比亞迪 IGBT 4.0 晶片
現在的比亞迪已經是全球唯二擁有 IGBT 這個電控核心元器件設計與生產能力的汽車廠商,另一家則是豐田。
比亞迪半導體的 IGBT 產品,除了用於比亞迪汽車外,還與金康汽車、藍海華騰、吉泰科等多家整車、電控供應商達成合作。
今年 4 月,比亞迪總投資 10 億人民幣的 IGBT 項目在長沙開工。
這個項目設計年產 25 萬片8 英寸晶圓的生產線,投產後可滿足年裝 50 萬輛新能源汽車的產能需求。
現階段,比亞迪 IGBT 晶片晶圓的產能已經達到 5 萬片/月,預計 2021 年可達 10 萬片/月,一年可供應 120 萬輛新能源車。
對於比亞迪半導體來說,其在 IGBT 領域所取得的成就已是過往,在這個技術迭代如此之快的領域,不進則退。
隨著純電動汽車性能的不斷提升,其對功率半導體組件也提出了更高的要求。
作為純電動車電機、電控系統的核心元器件,IGBT 器件的性能也需要不斷演進。
現在以矽材料為基礎的 IGBT 已經接近性能極限,比亞迪大規模應用的 1200V 車規級 IGBT 晶片的晶圓厚度已經減薄至120um(約兩根頭髮絲直徑),再往下減難度極大。
對於整個行業來說,尋求性能更佳的全新半導體材料成為共識。
碳化矽(SiC)則是最佳的後繼者,也被稱為第三代半導體材料。
據了解,碳化矽臨界擊穿場強是矽的 10 倍,帶隙是矽的 3 倍,熱導率是矽的 3 倍,所以被認為是一種超越矽材料極限的功率器件材料。
相關業內人士表示,相對於現在的矽基 IGBT,碳化矽基 IGBT 將會提供更低的晶片損耗、更強的電流輸出能力、更優秀的耐高溫能力以及縮小電控體積和重量等眾多優點。
但現階段因較高的成本費用,碳化矽基 IGBT 暫時只應用於長續航版本的純電動汽車上。
比亞迪半導體作為業內的頭部公司,自然看到了這一趨勢,目前已經投入巨資布局碳化矽材料功率器件,加快其在電動車領域的應用。
按照比亞迪半導體的規劃,到 2023 年,其將實現碳化矽對矽基 IGBT 材料的全面替代,將整車性能在現有基礎上再提升 10%。
比亞迪半導體更大的野心
現在這個階段,絕大多數行業都在研討晶片國產替代的問題,所有企業都不希望像華為遭遇突然的斷供和禁令,害怕被綁住手腳。
以車規級半導體為核心產品的比亞迪半導體,便是典型的 IGBT 晶片國產替代者。
以往其器件基本上供應的是比亞迪的車型產品,去年比亞迪的新能源車銷量在 23 萬輛左右,這個規模對於 IGBT 晶片走量其實是局限。
國內新能源汽車的年銷量已經突破了百萬臺,保有量超過 400 萬臺。
重組之後的比亞迪半導體,其野心已不再局限於比亞迪自身,而是瞄準國內所有新能源車企,甚至是國際廠商。
而對於整個中國新能源汽車產業來說,新增這樣一家車規級半導體供應商,意味著新能源車企有機會實現 IGBT 晶片和器件的國產化替代,畢竟目前大多數車廠依然是從國外供應商手中採購這類核心部件。
比亞迪半導體的分拆融資以及以後的上市,對於比亞迪以及中國新能源汽車產業發展來說,實際上是雙贏。
自 2005 年開始 IGBT 的研發,到 2008 年收購晶片製造工廠中緯積體電路,再到如今開展碳化矽基 IGBT 器件的研發,比亞迪在這條道路上已經走過了 15 年。
如今的比亞迪半導體已經成長為國產第一大 IGBT 供應商,成為了抗衡國外供應商的先鋒。
下一個 5 年、10 年和 15 年,比亞迪半導體還將實現哪些野望?
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