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估值100亿,比亚迪芯片到底什么水平?

车市物语 · 2020-06-18
比亚迪IGBT技术专利大起底。

作者:李糯

编辑:Tina 王

比亚迪半导体有限公司最近财运不断,继5月26日融资19亿元人民币之后,6月15日又获8亿元融资。一个月内两度融资,估值已达102亿元,并明确将于适当时机独立上市。

看来,干芯片,比亚迪真的要搞事情了。

芯片,是中国先进制造业的隐痛。在国内整体芯片工业不力的大背景中,一家造汽车的,造的芯片能有多优秀呢? 

技术行不行,专利最有发言权。于是,我们把比亚迪申请的所有IGBT芯片专利撸了下,分析结果来了——

比亚迪到底申请了多少专利?

IGBT,学名绝缘栅双极型晶体管,俗称电力电子装置的“CPU”。IGBT是能源变换与传输的核心器件,与动力电池一样,也是新能源汽车的核心技术。

IGBT芯片的设计和制造工艺难度都很高,我国IGBT长期被卡脖子,中高端IGBT产能严重不足,几乎全部依赖英飞凌等国际巨头。随着产业规模的扩张,我国新能源汽车急需一颗强健的IGBT“中国芯”。

2007年,比亚迪提出其首个IGBT专利申请,截止2020年5月8日,德温特世界专利数据库里一共有比亚迪公开的130个IGBT专利族,包括231条专利记录。这就是比亚迪IGBT芯片当前的全部技术家底了,其中75%的专利布局于中国大陆。

那么,231条授权专利,在国际圈儿是个什么水平?

富士电机、三菱电机和英飞凌拥有的IGBT专利最多,但他们都起步早。上世纪80年代,富士电机和三菱电机就已开展IGBT技术研发,目前两家公司分别握有1733、1056个专利族;英飞凌虽然1994年才申请其首个IGBT专利,但数量增长很快,近几年的申请量排名第一,且已成车规级IGBT芯片霸主。

比亚迪的IGBT研发比日本晚了20多年!底子薄,只能快点跑,追到哪里了呢?

比亚迪的技术工艺处于什么水平?

比亚迪2005年成立IGBT团队,2008年收购了资不抵债宣布破产的宁波中纬积体电路,这笔买卖之后,比亚迪开始了IGBT芯片的自主研发。

2015年,比亚迪IGBT制程工艺攻克了非穿通型(NPT)技术工艺,2018年推出车规级IGBT4.0技术,该技术在非穿通型基础上,增加了复合场终止层,并进一步减薄了芯片厚度。

在2018年9月公开的一份专利中,比亚迪提出了深沟槽栅的技术方案;2019年3月、4月公开的两份专利中,提出了场终止层(电场截止)的技术方案。

芯片,大家都爱说第几代技术,代数越高水平也越高。对于芯片工艺水平的代数划分,没有一定之规,对比一个比较被广泛采纳的划代标准,可以发现比亚迪IGBT芯片整体还是处于第4代,近两年开始试图在第5代、甚至第6代技术上有所突破。

而国际上,2018年IGBT芯片已经进入了“微沟槽栅+场截止”的第7代技术,三菱电机、富士电机、英飞凌都有产品推出。比亚迪的技术迭代还处于跟随、追赶的状态

比亚迪重点研发了些啥?

我们用了两种方法来看比亚迪IGBT的重点发力区。

第一种是简单直白的专利标引德温特手工代码排序。

德温特手工代码排序显示,除了关键的MOS栅双极管以外,无机材料沉积(金属氧化物)、栅电极、电极和互连层的加工、半导体热处理(退火等)、散热(包括芯片及模组散热等)、硅基材料、电动车电控系统等,也是比亚迪IGBT专利布局较为集中的技术领域。

第二种方法是专利文本挖掘。

借助于incoPat专利数据平台,我们将比亚迪IGBT专利数据进行文本聚类,绘制了一份技术研发重点专利地形图,图中深色等高线部分表示比亚迪专利技术研发密集区

从这份专利地图中,如果你是技术硬核,可以看懂比亚迪的IGBT专利重点包括:IGBT结构、散热、IGBT芯片、IGBT模组、覆铜陶瓷基板(DBC substrate)、电控技术等。

模组研发其实是比亚迪在2010年之前重点做的事,还属于比较低的段位。那最近三年,比亚迪在做些什么呢?

最近三年,比亚迪关注最多的技术主题是基板制造、IGBT芯片封装、散热,此外,公司对IGBT芯片制造工艺、加工设备、过程控制,及电控系统(包括电机故障定位)等也有关注,其中IGBT制造工艺方面,当前的研究重点是光刻、沟道绝缘层、扩散法金属掺杂等。

此外,比亚迪已斥资布局第三代半导体材料SiC(碳化硅),愿景是在2023年以SiC基半导体全面替代硅基半导体。

比亚迪有哪些核心专利?

专利强度能够说明专利的重要性。

知识贴士:

专利强度(Patent Strength)是Innography公司提出的核心专利评价指标。综合了10余个影响专利价值的变量,包括:专利权利要求数量、引用先前技术文献数量、专利被引用次数 、专利家族大小 、专利申请时程 、专利年龄、专利诉讼情况等。专利强度取值范围0-100,专利强度值越高说明该专利越重要(是公司的核心专利)。

对比亚迪的所有专利族进行强度分析,发现专利强度超过60的专利族有10个。没错,这些就是比亚迪核心的IGBT技术专利了,也是比亚迪“不容触犯”的专利重镇,这些专利的保护内容涉及过流保护、过温保护、电控系统及故障检测、IGBT制造工艺等

我们体贴地给出了这十个专利的公开号,通过公开号,您可以找到专利说明书全文进行研读,我们只能帮你到这儿了。

在国际赛场上到底是个什么水平?

说了这么多(一般人不懂的),比亚迪IGBT芯片到底是个什么水平?作为一个“后进生”,与盘踞IGBT领域多年的国际巨头比,比亚迪还有哪些功课需要重点做?

先直接上个图——

比亚迪位于第III象限,与意法半导体、塞米控公司大致处于相同的竞争地位,无论是技术竞争力还是经营实力,都与英飞凌等领先企业有很大差距。

英飞凌、日立、电装位于第I象限,综合实力最强;富士、三菱电机处于IV象限,技术竞争力方面较强,而经营实力略微逊色;瑞萨电子在II象限,说明其经营实力较强,技术实力稍微落后。

技术的差距到底在哪里?

利用德温特手工代码,分析比亚迪与英飞凌、日立、电装、富士、三菱电机5家头部公司的IGBT专利技术布局,可以看出,其他5家公司的专利布局更全面;二是MOS栅双极管、双极管和二极管、双极晶体管制造、衬底上沉积金属氧化物等无机材料、双极晶体管、栅电极是6家公司共同关注的技术领域。

值得注意的是,英飞凌在沉积金属氧化物和栅电极领域的专利数量已经超越制造,说明英飞凌在栅极加工工艺布局较多,且在5家中最为领先。

另外,比亚迪在绝缘栅场效应管(MOSFET)领域的研发布局目前相对较弱,MOSFET管属于小功率半导体,无法在高压大电流下工作,这与比亚迪重点研发车规级IGBT芯片战略吻合。

敲黑板 划重点

从2005年组建团队算起,比亚迪做芯片做了15年,目前在国内车用IGBT领域获得了一定的话语权,初步形成了涉及材料、散热、制程工艺、电路保护、电控系统等在内的专利布局体系。

但是,与英飞凌、富士电机、三菱电机等领先IGBT巨头比,比亚迪还有很长的路要走,研发的深度广度上仍需进一步提升。

比亚迪IGBT芯片虽已涉足第5代、第6代技术工艺,但量产的还是第4代产品。而三菱电机2009年就推出了第6代产品,富士电机则从2015年就开始外供第7代产品的样品,2018年英飞凌、富士电机、三菱电机都有第7代产品量产。2018年底,比亚迪公布能将晶圆减薄到 120μm,而英飞凌的IGBT芯片最低已经可减薄到40μm……

商业化方面,全球IGBT市场上,比亚迪半导体所占据的市场份额还不到2%,即便在国内市场,比亚迪的车用 IGBT市场份额也只有20%左右,外资企业仍手持最大蛋糕,例如英飞凌2019年为中国新能源汽车市场供应了63万套IGBT模块,市占率高达58%。

所以,IGBT“驯化”了电,比亚迪正在“驯化”IGBT,下一步的问题是,多路资本加持以后,比亚迪能不能快马加鞭,抢到“英飞凌们”的蛋糕。

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