近期,中美貿(mào)易戰(zhàn)打的如火如荼,,不得不讓人聯(lián)想到中興通訊事件,。此次事件也將進一步推動國產(chǎn)通信設備行業(yè)走上替代化之路,事件的轉(zhuǎn)機并不能改變自主可控和國產(chǎn)替代的中長期邏輯,,未來國家戰(zhàn)略或更加偏向芯片等核心技術(shù)的研發(fā)。
反觀汽車行業(yè)的零配件市場,尤其是芯片市場,。目前,,汽車行業(yè)新能源與智能化的發(fā)展趨勢大熱,被廣泛看好,,這也導致2017年半導體芯片價格飛漲?,F(xiàn)在,平均每輛汽車裝載8個汽車芯片,,未來將會越來越多,。而現(xiàn)在國內(nèi)汽車行業(yè)所用的芯片幾乎全靠進口。
其中,,以新能源汽車動力電池管理系統(tǒng)中的芯片為例,。眾所周知,新能源車區(qū)別于傳統(tǒng)車最核心的技術(shù)就是“三電”:電池,、電驅(qū),、電控。而新能源車的電控除了傳統(tǒng)意義上的整車控制器還包括電機控制器和電池管理系統(tǒng)等,。電機電控核心組件如IGBT 芯片的技術(shù)能力也從根本上決定了電控系統(tǒng)的整體技術(shù)水平,。
1、IGBT芯片在新能源汽車制造中的重要性
IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?,其作用是交流電和直流電的轉(zhuǎn)換,,同時IGBT還承擔電壓的高低轉(zhuǎn)換的功能:外界充電的時候是交流電,需要通過IGBT轉(zhuǎn)變成直流電然后給電池,,同時要把220V電壓轉(zhuǎn)換成適當?shù)碾妷阂陨喜拍芙o電池組充電,。電池放電的時候,通過IGBT把直流電轉(zhuǎn)變成交流電機使用的交流電,,同時起到對交流電機的變頻控制,,當然變壓是必不可少的。IGBT是功率半導體器件,,可以說是電動車的核心技術(shù)之一,,IGBT的好壞直接影響電動車功率的釋放速度。
目前,,IGBT大約占電機控制器總成本的40%以上,,而電機驅(qū)動系統(tǒng)占整車成本的15%~20%,也就是說IGBT占整車成本的7%~10%,,是電動車里除電池外最昂貴的部件,。
2、我國新能源汽車IGBT市場現(xiàn)狀及與國外廠商的技術(shù)差距
目前,,我國車用IGBT技術(shù)才剛剛起步,,芯片和模塊在國內(nèi)尚未完全形成產(chǎn)業(yè)布局。為此,,我國新能源汽車IGBT產(chǎn)品98%以上采用國外進口,,進口費用極高,。
而國內(nèi)在電機、電控領(lǐng)域的自主化程度仍遠落后于動力電池領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn),。如IGBT芯片等仍不具備完全自主生產(chǎn)能力,,具備系統(tǒng)完整知識產(chǎn)權(quán)的整車企業(yè)和零部件企業(yè)仍是少數(shù)。
上表列出了我國IGBT技術(shù)較為先進的企業(yè),,其中符合新能源汽車配套條件的只有一兩家,,而且其在技術(shù)成熟度和先進性上,做得還仍然不夠,。IGBT目前已經(jīng)發(fā)展到7.5代,,第7代由三菱電機在2012年推出,三菱電機目前的水平可以看作7.5代,,我國目前停留在第三代水平上,,差距較大。
3,、國內(nèi)企業(yè)自主開發(fā)的瓶頸
未來,,國內(nèi)新能源汽車用IGBT市場規(guī)模將達到百億級。新能源汽車能否有效的降低成本,、整車能源效率能否提升等等,,均與IGBT模塊息息相關(guān)。由于我國電機控制器大部分元器件都采用進口,,采購成本相比國外高2~3倍,導致我國電機控制器的成本比國外高1.2~1.8倍,。其中,,采購成本占比最高的就是IGBT產(chǎn)品。
然而,,對于我國的汽車電子生產(chǎn)企業(yè)來說,,車用IGBT芯片的自主生產(chǎn)還有很大的困難。它將直接與汽車的安全性相關(guān),,因此對產(chǎn)品質(zhì)量,、功能的要求也是非常嚴苛的。要在承受高溫,,高壓,,震動和有水等環(huán)境條件下仍能保證高精度和準度,其技術(shù)門檻是非常高的,。行業(yè)內(nèi)嚴格的汽車召回制度也逼迫廠商提高汽車芯片質(zhì)量的門檻,。
只有通過國際相關(guān)質(zhì)量管理體系認證的零部件企業(yè)才能進入整車配套體系,具備供應商基本資格,。認證程序龐雜,,認證周期漫長,。一般從意向到批量供貨需要10余項認證流程,認證周期一般最短需18個月,。此外,,即使拿到資格,也只能等待新品產(chǎn)業(yè)鏈的機會,。
消費性產(chǎn)品的產(chǎn)品功能設計,,一般IC設計業(yè)者早已駕輕就熟,而近幾年,,隨著汽車市場逐步走向車聯(lián)網(wǎng),、電動車領(lǐng)域,需要更多駕駛資訊輔助整合系統(tǒng),,也讓國內(nèi)芯片設計業(yè)者找到進入市場的敲門磚,。然而,消費性電子產(chǎn)品而言,,產(chǎn)品壽命設計約1~3年為替換周期,,但車用電子則要看到10~15年的生命周期。如何尋找有經(jīng)驗的實驗室,,協(xié)助客戶了解車規(guī),,制定相對應的AEC-Q100/101/200驗證步驟與手法,順利進入車廠供應鏈,,也是極為重要和困難的事,。
4、能否依靠進口彎道超車
既然自主研發(fā),、生產(chǎn)還需要時間,,電動汽車時代中國真的能在汽車電子,芯片技術(shù)上依靠進口或者“仿制”彎道超車嗎,?
如果說機械產(chǎn)品,,通過反向測繪,能模仿80%,,可到了電控產(chǎn)品,,就真的很難“山寨”了。外形工藝上的學習如果還比較初級的話,,對于核心技術(shù)的精準把控確實不是一時半刻就可以掌握的了的,。
或許有人說,那可以先依靠進口,,現(xiàn)在中國依靠進口已經(jīng)是全球最大的新能源汽車市場了,,各項成績也都不錯。但是想到開篇的“先例”是不是又不禁一身冷汗。美國制裁一個中興就已經(jīng)風聲鶴唳,,如果對中國進口IGBT實施制裁,,會有什么后果?最近貿(mào)易戰(zhàn)也是如火如荼,,裝配IGBT的汽車是居民日用消費品,,一旦對中國禁運,中國的電動汽車企業(yè)怎么辦,?彎道超車大概不是最要緊的問題了,,如何正常生產(chǎn),如何生存可能就變成了頭等大事,。
全球的汽車廠商中豐田是全球唯一一個能自產(chǎn)IGBT的企業(yè),。隨著中國產(chǎn)業(yè)升級,不斷觸碰國外好的資源,,占有市場的同時,,在可預見的未來,沖突只會越來越頻繁,、越來越劇烈,,如果IGBT成為第二個被制裁的,中國的電動汽車企業(yè)們要如何應對,?
5,、增強競爭力 實現(xiàn)國產(chǎn)化才是王道
國內(nèi)已有不少芯片廠商,但具備生產(chǎn)汽車級IGBT的公司并不多,。而且前期的開發(fā)及驗證期漫長,,中國業(yè)者都習慣即時上市的運作模式,缺乏耐心,。
習近平主席也在最近召開的中央財經(jīng)委員會第二次會議上強調(diào),,關(guān)鍵核心技術(shù)是國之重器,對推動我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展,、保障國家安全都具有十分重要的意義,必須切實提高我國關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新能力,,把科技發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手里,,為我國發(fā)展提供有力科技保障。
新能源汽車的安全性問題,,一直是汽車產(chǎn)業(yè)的重點工作之一,, 在展望新能源汽車快速發(fā)展的同時,我們須認識到,,穩(wěn)定,、高效、安全、可靠的電池管理系統(tǒng)(BMS)產(chǎn)品,,是保障電動汽車的正常運行的關(guān)鍵,,而電池管理芯片是核心,只有芯片的國產(chǎn)化,,我國新能源汽車才能擁有可持續(xù)發(fā)展的未來,。