全球汽车专利数据库

[汽车之家?行业]? 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。王传福曾说过：“其实我当年要是不造车的话，我们就造半导体”。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—— 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”。 ◆比亚迪到底申请了多少专利？ 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IGBT0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。 更多车市解析与车圈故事，欢迎关注车市物语公众号——微信号：autostinger。（文/车市物语）