新能源浪潮中，国产燃油还需要突破点火IGBT吗？

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文章摘要

位于德国艾菲尔山区的纽博格林北环赛道，因其极限弯道、高低落差和复杂路况，被誉为“绿色地狱”，是全球车企测试车辆性能的终极挑战。然而，在一次高性能燃油车的圈速测试中，赛车出现了动力衰减问题，尽管车手尝试降档补偿，但发动机的回馈依旧乏力，最终圈速远慢于预期。工程团队经过排查，发现问题出在点火系统的核心器件——IGBT（绝缘栅双极型晶体管）芯片上。赛道的高负荷环境让现有IGBT芯片的耐压性能接近极限，高温导致开关特性漂移，点火能量不足，进而影响燃烧效率，最终导致动力输出大幅降低。

IGBT芯片在汽车点火系统中扮演着至关重要的角色。汽车点火系统的发展历程可以追溯到19世纪末的内燃机，早期的点火系统依赖于机械系统，通过振动线圈产生初始火花，但稳定性与可靠性较差。20世纪初，高压磁电机点火系统的出现标志着一次技术上的重大飞跃，但随着蓄电池的普及，磁电机系统逐渐被感应线圈系统取代。1912年，Delco推出了改进版的Kettering点火系统，成为主流点火技术。然而，这些系统都存在明显的缺陷，如低转速时火花强度不足、机械断电器易磨损等。

晶体管的发明让汽车厂商如获至宝，电子点火系统正式登上舞台。晶体管作为电子开关控制点火线圈的电流流动，解决了机械系统存在的诸多问题。上世纪80年代诞生的IGBT，带动了电子点火技术的又一次飞跃发展。IGBT结合了MOSFET的高输入阻抗与双极晶体管的低饱和电压特性，在点火系统中主要作为高频率开关，用于控制点火线圈的初级电流。随着电子点火系统的普及，电子控制单元（ECU）成为现代点火系统的核心大脑，实时、精确地监测发动机的运行状态，并根据发动机的实际需求进行动态调整，极大地提高了点火的准确性和可靠性，有效提升了发动机的动力输出，减少了燃油消耗和尾气排放。

如今，IGBT点火芯片不仅在燃油车中发挥着不可替代的作用，增程式电动车（EREV）同样需要IGBT用于控制增程器的点火线圈和喷油系统，以确保汽车发动机在需要时高效运作。IGBT以其快速开关、低饱和电压和高输入阻抗的卓越特性，在新能源迅速发展的大背景下，仍然发挥着提升燃油效率、减少排放的关键作用。

然而，点火IGBT这一关键核心器件，仍然牢牢掌握在少数几家海外半导体巨头手中，形成了一种技术垄断的态势。在这一高度细分且技术壁垒极高的赛道上，由安森美、意法半导体和罗姆等少数几家龙头企业占据主导地位。国内老牌半导体企业上海贝岭，正在凭借基于全国产供应链的自研点火IGBT芯片，悄然改变曾被巨头垄断的市场。贝岭在2019年底启动首颗汽车点火IGBT产品开发，历经两年攻坚，最终在2021年底成功实现产品车规级认证和客户量产导入。

贝岭在电路结构、版图设计和元胞结构选择上展现出卓越的工艺水平，通过集成方案和创新设计，不仅有效降低了生产成本，还显著提升了芯片的可靠性。贝岭的点火IGBT芯片通过了极其严苛的AEC-Q101-Rev-E车规级认证，在温度循环测试、高温高湿反向偏压测试、高温工作寿命测试和机械冲击测试中表现出色。在实际应用中，贝岭的点火IGBT芯片表现出了令人惊讶的稳定性，温升比同类品牌产品低5℃，这意味着更低的热损耗、更长的使用寿命，以及在复杂工况下更稳定的点火性能。

贝岭的突破具有里程碑式的战略意义，这不仅是一次技术创新，更是国产芯片在高端市场突围的重要一役。贝岭的点火IGBT芯片在可靠性和性能上已经完全可以与国际一流水平媲美，成为“中国智造”的一次生动诠释。在母公司华大半导体的资源整合下，贝岭得到了兄弟企业积塔半导体的工艺支持，通过发挥C-IDM体系优势，进一步提升了产品竞争力。在高端汽车电子芯片长期被国际巨头垄断的背景下，贝岭的成功为国产芯片在高端市场的突围提供了重要参考。