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。而現在國內汽車行業(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)車最核心的技術就是“三電”:電池、電驅、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 芯片的技術能力也從根本上決定了電控系統(tǒng)的整體技術水平。
1、IGBT芯片在新能源汽車制造中的重要性
IGBT是能源變換與傳輸的核心器件,其作用是交流電和直流電的轉換,同時IGBT還承擔電壓的高低轉換的功能:外界充電的時候是交流電,需要通過IGBT轉變成直流電然后給電池,同時要把220V電壓轉換成適當的電壓以上才能給電池組充電。電池放電的時候,通過IGBT把直流電轉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市場現狀及與國外廠商的技術差距
目前,我國車用IGBT技術才剛剛起步,芯片和模塊在國內尚未完全形成產業(yè)布局。為此,我國新能源汽車IGBT產品98%以上采用國外進口,進口費用極高。
而國內在電機、電控領域的自主化程度仍遠落后于動力電池領域的研發(fā)和生產。如IGBT芯片等仍不具備完全自主生產能力,具備系統(tǒng)完整知識產權的整車企業(yè)和零部件企業(yè)仍是少數。
上表列出了我國IGBT技術較為先進的企業(yè),其中符合新能源汽車配套條件的只有一兩家,而且其在技術成熟度和先進性上,做得還仍然不夠。IGBT目前已經發(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、國內企業(yè)自主開發(fā)的瓶頸
未來,國內新能源汽車用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。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產品。
然而,對于我國的汽車電子生產企業(yè)來說,車用IGBT芯片的自主生產還有很大的困難。它將直接與汽車的安全性相關,因此對產品質量、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,其技術門檻是非常高的。行業(yè)內嚴格的汽車召回制度也逼迫廠商提高汽車芯片質量的門檻。
只有通過國際相關質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,也只能等待新品產業(yè)鏈的機會。
消費性產品的產品功能設計,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、電動車領域,需要更多駕駛資訊輔助整合系統(tǒng),也讓國內芯片設計業(yè)者找到進入市場的敲門磚。然而,消費性電子產品而言,產品壽命設計約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,芯片技術上依靠進口或者“仿制”彎道超車嗎?
如果說機械產品,通過反向測繪,能模仿80%,可到了電控產品,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,現在中國依靠進口已經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,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IGBT的企業(yè)。隨著中國產業(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 實現國產化才是王道
國內已有不少芯片廠商,但具備生產汽車級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委員會第二次會議上強調,關鍵核心技術是國之重器,對推動我國經濟高質量發(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鍵核心技術創(chuàng)新能力,把科技發(fā)展主動權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)產品,是保障電動汽車的正常運行的關鍵,而電池管理芯片是核心,只有芯片的國產化,我國新能源汽車才能擁有可持續(xù)發(fā)展的未來。