隨著功率半導(dǎo)體的不斷發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，功率器件下游產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步擴(kuò)張，未來在政策資金支持以及國內(nèi)新能源汽車的蓬勃發(fā)展下，國內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展期。

 

　　6月26日，PCIM 亞洲 2018展會在上海世博展覽館隆重舉行。作為全球500強(qiáng)企業(yè)，同時也是現(xiàn)代功率半導(dǎo)體器件的開拓者，大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體攜多款功率器件產(chǎn)品及相關(guān)解決方案亮相，同時發(fā)布了更高集成度、更小體積、更能降低生產(chǎn)成本，并擁有全面保護(hù)功能的表面貼裝型IPM，以及助力新能源發(fā)電應(yīng)用新封裝大功率IGBT模塊兩款最新產(chǎn)品。

　　（圖一：2018三菱電機(jī)半導(dǎo)體媒體發(fā)布會現(xiàn)場）

 

　　三菱電機(jī)半導(dǎo)體首席技術(shù)官Dr. Gourab Majumdar、大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體總經(jīng)理楠真一、三菱電機(jī)捷敏功率半導(dǎo)體（合肥）有限公司技術(shù)服務(wù)中心總監(jiān)商明、大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)總監(jiān)宋高升、大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體市場總監(jiān)錢宇峰、大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體公關(guān)宣傳主管閔麗豪悉數(shù)出席此次新品發(fā)布會。

　　（圖二（從右到左）：大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體總經(jīng)理楠真一、大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體首席技術(shù)官Dr. Gourab Majumdar、大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體市場總監(jiān)錢宇峰參加發(fā)布會媒體問答環(huán)節(jié)）

 

　　為了進(jìn)一步鞏固三菱電機(jī)功率半導(dǎo)體在變頻家電市場的領(lǐng)先地位，三菱電機(jī)將依托位于合肥的功率半導(dǎo)體工廠和聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，為中國客戶提供更好、更快的支持；而在鐵道牽引、電動汽車和工業(yè)新能源應(yīng)用領(lǐng)域，三菱電機(jī)將持續(xù)性地聯(lián)合國內(nèi)知名大學(xué)和專業(yè)設(shè)計公司，開發(fā)本地化的基于新型功率半導(dǎo)體的整體解決方案。

 

　　五大領(lǐng)域齊發(fā)力

 

　　在三菱電機(jī)以“創(chuàng)新功率器件構(gòu)建可持續(xù)未來”為主題的展館，三菱電機(jī)功率器件在變頻家電、工業(yè)、新能源、軌道牽引、電動汽車五大應(yīng)用領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，新品迭出。

　　（圖三：三菱電機(jī)赴PCIM 亞洲 2018展會參展展臺）

 

　　在變頻家電領(lǐng)域，面向變頻冰箱和風(fēng)機(jī)驅(qū)動的SLIMDIP-S以及面向變頻空調(diào)和洗衣機(jī)的SLIMDIP-L智能功率模塊、表面貼裝型IPM有助于推動變頻家電實(shí)現(xiàn)小型化。

 

　　在工業(yè)應(yīng)用方面，三菱電機(jī)第七代IGBT和第七代IPM模塊，首次采用SLC封裝技術(shù)，使得模塊的應(yīng)用壽命大幅延長。在新能源發(fā)電特別是風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，今年推出基于LV100封裝的新型IGBT模塊，有利于提升風(fēng)電變流器的功率密度和性能價格比。

 

　　在軌道牽引應(yīng)用領(lǐng)域，X系列HVIGBT安全工作區(qū)域度大、電流密度增加、抗?jié)穸若敯粜栽鰪?qiáng)，有助于進(jìn)一步提高牽引變流器現(xiàn)場運(yùn)行的可靠性。而在電動汽車領(lǐng)域，J1系列Pin-fin模塊具有封裝小、內(nèi)部雜散電感低的特性。

 

　　2018年，三菱電機(jī)將在以上五大領(lǐng)域，強(qiáng)化新產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用力度。在變頻家電領(lǐng)域，三菱電機(jī)將在分體式變頻空調(diào)和變頻洗衣機(jī)中擴(kuò)大和強(qiáng)化SLIMDIP-L的應(yīng)用，在空調(diào)風(fēng)扇和變頻冰箱中逐步擴(kuò)大SLIMDIP-S的應(yīng)用，在更小功率的變頻家電應(yīng)用中逐步推廣使用表面封裝型IPM。在中低壓變頻器、光伏逆變器、電動大巴、儲能逆變器、SVG、風(fēng)力發(fā)電等應(yīng)用中，三菱電機(jī)將強(qiáng)化第7代IGBT模塊的市場拓展；而在電動乘用轎車領(lǐng)域，三菱電機(jī)將為客戶提供電動汽車專用模塊和整體解決方案；在軌道牽引領(lǐng)域，將最新的X系列HVIGBT的推廣到高鐵、動車、地鐵等應(yīng)用領(lǐng)域。

　　（圖四：大中國區(qū)三菱電機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)總監(jiān)宋高升為PCIM展會專業(yè)觀眾講解三菱電機(jī)最新技術(shù)）

 

　　創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

 

　　六十年以來，三菱電機(jī)之所以能夠一直保持行業(yè)領(lǐng)先地位在于持續(xù)性和創(chuàng)新性的研究與開發(fā)。

 

　　作為功率元器件的核心，IGBT芯片的重要性不言而喻。在功率半導(dǎo)體最新技術(shù)發(fā)展方面，三菱電機(jī)IGBT芯片技術(shù)一直在進(jìn)步，第三代IGBT是平板型的構(gòu)造，第四代IGBT是溝槽性的構(gòu)造，第五代成為CSTBTTM，第六代是超薄化CSTBTTM，第七代IGBT構(gòu)造更加微細(xì)化和超薄化的CSTBTTM。

 

　　從IGBT芯片的性能指數(shù)（FOM）上來看，第六代已比第一代提高了16倍，第七代比第一代提高了26倍。從封裝技術(shù)來看，在小容量消費(fèi)類DIPIPMTM產(chǎn)品中，三菱電機(jī)采用了壓注模的封裝方法。在中容量工業(yè)產(chǎn)品、電動汽車專用產(chǎn)品中，采用了盒式封裝。而在大容量、特別是用在高鐵上的產(chǎn)品中，采用了高性能的碳化硅鋁底板，然后再用盒式封裝完成。

 

　　在量產(chǎn)供應(yīng)的同時，三菱電機(jī)也在為下一個需求爆發(fā)點(diǎn)蓄勢發(fā)力，大概在2022年左右，三菱電機(jī)將會考慮12英寸功率元器件產(chǎn)線的投資。在Dr.Gourab Majumdar看來，2020-2022年，IGBT芯片市場將會有大幅的增長。

 

　　SiC作為下一代功率半導(dǎo)體的核心技術(shù)方向，與傳統(tǒng)Si-IGBT模塊相比， SiC功率模塊最主要優(yōu)勢是開關(guān)損耗大幅減小。對于特定逆變器應(yīng)用，這種優(yōu)勢可以減小逆變器尺寸，提高逆變器效率及增加開關(guān)頻率。目前，基于SiC功率器件逆變設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。但受制于成本因素，目前SiC功率器件市場滲透率很低，隨著技術(shù)進(jìn)步，碳化硅成本將快速下降，未來將是功率半導(dǎo)體市場主流產(chǎn)品。

　　（圖五：三菱電機(jī)半導(dǎo)體首席技術(shù)官Dr. Gourab Majumdar）

 

　　“碳化硅功率模塊由于有耐高溫、低功耗和高可靠性的特點(diǎn)，可以拓展更多應(yīng)用領(lǐng)域。對于以后開拓新市場來說，碳化硅是最好的選擇。”Dr.Gourab Majumdar說。

 

　　三菱電機(jī)從2013年開始推出第一代碳化硅功率模塊，事實(shí)上，早在1994年，三菱電機(jī)就開始了針對SiC技術(shù)的開發(fā)； 2015年開始，SiC功率器件開始進(jìn)入眾多全新應(yīng)用領(lǐng)域，同年，三菱電機(jī)開發(fā)了第一款全SiC功率模塊，配備在機(jī)車牽引系統(tǒng)在日本新干線安裝使用。三菱電機(jī)SiC功率模塊產(chǎn)品線已涵蓋額定電流15A——1200A及額定電壓600V——3300V，目前均可提供樣品。

 

　　由于碳化硅需求量急速增長，2017年，三菱電機(jī)投資建造6英寸晶圓生產(chǎn)線，配合新技術(shù)來縮少芯片尺寸，目前該產(chǎn)線正按計劃推進(jìn)中，預(yù)計2019年將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

 

　　電力電子行業(yè)對功率器件的要求更多地體現(xiàn)在提升效率與減小尺寸功率密度方面，因此新型SiC MOSFET功率模塊將獲得越來越多的應(yīng)用。為了滿足功率器件市場對噪聲低、效率高、尺寸小和重量輕的要求，三菱電機(jī)一直致力于研究和開發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品。正在加緊研發(fā)新一代溝槽柵SiC MOSFET芯片技術(shù)， 該技術(shù)將進(jìn)一步改善短路耐量和導(dǎo)通電阻的關(guān)系，并計劃在2020年實(shí)現(xiàn)新型SiC MOSFET模塊的商業(yè)化。

 

　　表面貼裝型IPM和第7代IGBT模塊（LV100封裝）

 

　　繼去年展出了用于變頻家電的小封裝的SLIMDIP-S/SLIMDIP-L后，三菱電機(jī)今年展出了更小封裝的表面貼裝型IPM。值得一提的是，IPM絕對不是簡單的把驅(qū)動和IGBT放到一個盒子里這么簡單，怎么能讓它發(fā)揮里面內(nèi)置的功率元器件最好的性能，讓用戶體驗(yàn)更好，才是關(guān)鍵。

 

　　據(jù)悉，該新品適用于家用變頻空調(diào)風(fēng)扇、變頻冰箱、變頻洗碗機(jī)等電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。并計劃于9月1日開始發(fā)售。這款產(chǎn)品將構(gòu)成三相逆變橋的RC-IGBT（反向?qū)↖GBT）、高電壓控制用IC、低電壓控制用IC，以及自舉二極管和自舉電阻等器件集成在一個封裝中。 該產(chǎn)品采用外型尺寸為15.2mm×27.4mm×3.3mm的表面封裝型，可以通過回流焊接裝置安裝到印刷電路板上去。

 

　　表面貼裝型IPM具有三大特性：一、通過表面貼裝，使系統(tǒng)安裝變得更容易；二、該產(chǎn)品通過內(nèi)置控制IC以及最佳的引腳布局，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化并使基板布線簡化方面具有積極意義；三、而通過內(nèi)置保護(hù)功能，可以幫助提高系統(tǒng)的設(shè)計自由度。

 

　　在第7代IGBT模塊后，三菱電機(jī)今年推出了適用于工業(yè)及新能源應(yīng)用的通用大功率模塊——第7代IGBT模塊（LV100封裝）。

 

　　該產(chǎn)品在通用變頻器，高壓變頻器，風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用市場廣闊，低雜散電感符合未來大功率變流器的封裝設(shè)計；采用第7代功率芯片組 和SLC 技術(shù)，提高性價比；此外，該產(chǎn)品降低開關(guān)損耗，有利于提高開關(guān)頻率；并且去除底板焊接層，提高熱循環(huán)壽命。

 

　　助力社會未來發(fā)展

 

　　除了精雕細(xì)琢產(chǎn)品之外，三菱電機(jī)更是視助力社會未來發(fā)展為己任，關(guān)注下一代成長教育和節(jié)能減排。

 

　　目前，三菱電機(jī)已在清華大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)四所高校設(shè)立了三菱電機(jī)電力電子獎學(xué)金，并設(shè)立了功率器件應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

 

　　到2021年，正好是三菱電機(jī)成立100周年，為了慶祝100周年，從前幾年開始，三菱電機(jī)內(nèi)部就制定了對應(yīng)節(jié)能環(huán)保社會要求的規(guī)劃，爭取在100周年的時候?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。

 

　　事實(shí)上，功率半導(dǎo)體生產(chǎn)產(chǎn)生的有害物質(zhì)是很少的，基于性能優(yōu)異的第7代IGBT芯片，通過改進(jìn)材料和封裝技術(shù)，三菱電機(jī)正不斷提高功率半導(dǎo)體器件的節(jié)能效果。