技术驱动,新能源汽车领域半导体的国产化之路

近日,国家发改委、科技部、工信部、财政部等四部门联合印发了《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》,提出要“聚焦新能源装备制造‘卡脖子’问题,加快IGBT、控制系统等核心技术部件研发”。

我国在推进新能源汽车以来,作为电动汽车的核心,芯片是一定要解决的问题。因此,电动汽车领域已然开启了一场芯片国产化的漫长征程。记者了解到,为解决汽车电动化、智能化进程中的关键技术问题,比亚迪2002年进入半导体领域,从工业消费级半导体产品技术,到车规级高效率、高智能、高集成半导体技术一路摸索、跨越,拿下了一座又一座“山头”。

32位车规级MCU率先国产化

MCU即微控制单元,是将CPU、存储器都集成在同一块芯片上,形成芯片级计算机,可为不同应用场景实施不同控制。

随着汽车不断从电动化向智能化深度发展,MCU在汽车电子中的应用场景也不断丰富。作为汽车电子系统内部运算和处理的核心,MCU是实现汽车智能化的关键。在汽车应用中,从雨刷、车窗到座椅,从安全系统到车载娱乐系统,再到车身控制和引擎控制,几乎都离不开MCU芯片,汽车电子的每一项创新都要通过MCU的运算控制功能来实现。

据iSuppli报告显示,一辆汽车中所使用的半导体器件数量中,MCU芯片约占30%。在汽车向智能化演进过程中,对MCU的需求增长得越来越快。IC Insights预测,未来MCU出货量将持续上升,车规级MCU市场将在2020年接近460亿元,2025年将达700亿元,单位出货量将以11.1%复合增长率增长。

比亚迪半导体2007年进入MCU领域,从工业级MCU开始,到形成工业级通用MCU芯片、工业级三合一MCU芯片、车规级触控MCU芯片、车规级通用MCU芯片以及电池管理MCU芯片“大家族”,累计出货已突破20亿颗。其中,在2018年第一代8位车规级MCU芯片,2019年推出第一代32位车规级MCU芯片,已累计装车超500万颗,是中国在车规级MCU市场上的重大突破。

功率半导体逐步实现全产业链整合

2005年,比亚迪组建团队,开始研发IGBT(绝缘栅双极晶体管);2009年推出国内首款自主研发IGBT芯片,打破国外企业的技术垄断;2018年推出的IGBT 4.0芯片,成为国内中高端IGBT功率芯片新标杆。目前,以IGBT为主的车规级功率器件累计装车超过100万辆,单车行驶里程超过100万公里。

与此同时,比亚迪半导体对SiC的研发也从未停止。和IGBT相比,SiC生产的芯片尺寸更小、功率器件效率更高,耐温性也更高。作为新能源汽车下一代功率半导体器件核心,SiC MOSFET可使得电机驱动控制器体积减小60%以上,整车性能在现有基础上再提升10%。今年7月上市的比亚迪旗舰车型“汉”,是国内首款批量搭载SiC 功率模块的车型。SiC电控的综合效率高达97%以上,使整车的动力性、经济性表现非常出众。

光电半导体和智能传感器持续发展

除了MCU、IGBT和SiC,比亚迪还致力于光电半导体产品的研发与生产,不断拓展自主研发LED光源在汽车上的应用,现已实现可见光及不可见光产品全面覆盖。目前,车规级LED光源累计装车超100万辆,在汽车前装市场上位居中国第一。

与此同时,在嵌入式指纹芯片、扫描传感器、CMOS图像传感器、电流电压传感器等智能传感器领域,比亚迪半导体也发展迅速。作为嵌入式指纹市场主流供应商,各类SENSOR方案月出货量超100万套,在中国智能门锁市场占有率第一。在扫描传感器方面,打破了线性扫描传感器芯片由日本公司垄断的局面,扫描传感器芯片出货量位居中国第一,全球第二。在图像传感器方面,由手机消费电子入手,逐步向车规级拓展,成功开发出了国内第一颗车规级BSI 1080P、960P图像传感器,正在继续探索和丰富图像传感器芯片在汽车领域的应用场景。

近年来,我国大力支持半导体产业发展,在家电、工业等领域已逐渐实现进口替代,在车规级半导体领域虽有突破,但仍处于弱势地位。作为中国率先掌握车规级核心半导体器件的企业,比亚迪半导体正在致力于成为高效、智能、集成的新型半导体供应商。