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三菱电机:始于1921,创新与价值同在

发布日期:2018-09-11 浏览次数:1936 来源:中自网 作者:余非
        黄浦江浩浩江水,日复一日地往东流入海。浦江两岸,东方明珠的霓虹闪烁与摩登大楼的鳞次栉比交相辉映,尽显大上海的璀璨与华丽。在这片繁华盛景中,成立于1921年的日本三菱电机株式会社,于1997年6月在上海设立并正式运营半导体事业部。从中国上海出发,三菱电机半导体大中国区的员工把“changes for the better(创造,为更好明天)”的企业理念化为实际行动,为行业发展贡献着自己的力量。




三菱电机赴Pcim亚洲2018参展展会展台


          2018年6月26日,为期三天的PCIM  Asia  2018展会在上海拉开序幕。在这场关于电力电子、可再生能源的国际盛会中,我们特别采访了三菱电机半导体大中国区技术总监宋高升先生、大中国区市场总监钱宇峰先生。在新材料、新技术、新应用不断被开拓发展的制造业浪潮中,电力电子如何发挥有效作用,助力制造业转型,激活能源高效利用?这两位资深三菱人以三菱电机功率半导体的发展历程为中心分享了他们的独到见解与对未来的前瞻。

 

全面布局,挺进新能源领域


         三菱电机,作为全球500强企业,于2017年跻身《财富》排行榜232位,也一直被视为“现代功率半导体器件的开拓者”。


         “客观地说,我们三菱电机功率半导体器件在变频家电领域是绝对的领导者。”针对此次展会产品展示,三菱电机首次展出适用于变频空调风扇、变频冰箱、变频洗碗机等电机驱动系统的表面贴装型IPM(智能功率模块)。既然已经成为家电领域的技术标杆与市场主导者,三菱为什么还要继续执着于家电领域产品开发?大中国区技术总监宋高升先生表示,“要了解一个产品,首先要了解这个产品的发展史。”自从在1996年推出面向变频家电应用的DIPIPMTM后,截止到目前,三菱电机累计出货量已经超过5亿颗,不仅形成了完善的产品线,而且处在全球产能最高的状态。但是,要进一步巩固三菱电机功率半导体在变频家电市场的领先地位,“我们发现在更小功率的变频家电领域,三菱电机功率半导体还未完全覆盖。”


         于是,表面贴装型IPM应运而生。据介绍,三菱电机最先发明了IPM(智能功率模块),并且在IPM的三个核心——“功率芯片、驱动IC、封装”方面都拥有绝对领先的技术,而且三菱的IPM也占据着全球最大的市场份额。


         像格力、美的、海尔、海信、奥克斯……等等几乎所有的变频家电里面都嵌入了三菱电机的DIPIPMTM(双列直插式智能功率模块)产品。与此同时,三菱电机的表面贴装型IPM新产品不日也将面世。


         表面贴装型IPM具有三大核心优势。首先,采用外形尺寸为15.2mm×27.4mm×3.3mm的表面封装型,可以通过回流焊接装置安装到印刷电路板上去,通过表面贴装,使系统安装变得更加容易。其次便是满足功率器件的高集成度要求,将构成三相逆变桥的RC-IGBT(反向导通IGBT)、高电压控制用IC、低电压控制用IC,以及自举二极管和自举电阻等器件集成在一个封装中,在实现系统的小型化并使基板布线简化方面具有积极意义。而通过内置保护功能,可以帮助提高系统的设计自由度,这是第三大优势。


         “这款产品虽然外观更加简单,更加易用,但是对产品技术要求却很高。也许在不到一年时间里,我们又会看到很多功率器件厂商模仿这款产品的外观与设计。”对于这款产品的市场价值,技术总监宋高升先生充满信心也充满期待。


         其实,三菱电机功率器件不仅在变频家电领域是佼佼者,在工业、新能源、轨道牵引、电动汽车等应用领域同样保持着源源不断的产品研发能力,新品叠出。


         在工业应用方面,三菱电机第七代IGBT和第七代IPM模块,首次采用SLC封装技术,使得模块的应用寿命大幅延长。在新能源发电特别是风力发电领域,2018年推出基于LV100封装的新型IGBT模块,有利于提升风电变流器的功率密度和性能价格比。在轨道牵引应用领域,X系列HVIGBT安全工作区域度大、电流密度增加、抗湿度鲁棒性增强,有助于进一步提高牵引变流器现场运行的可靠性。而在电动汽车领域,J1系列Pin-fin模块具有封装小、内部杂散电感低的特性。


         在轨道牵引应用领域,中国中车是三菱电机最忠实信赖的合作伙伴之一。大中国区市场总监钱宇峰先生向我们介绍,工业应用产品,最先考验的便是产品的可靠性与安全性,而三菱无论是技术积淀还是经验积累都能够经受得住市场对产品的检验。其次是产能供应,也就是对量的要求,三菱已经拥有完善的产品线,足以供应不同工业应用领域的产能需求。


         同样,在中国政策支持及时代提出对节能环保要求的双重引导下,中国电动汽车产业蓬勃发展。三菱电机作为一家全球领先的绿色环保企业,也始终践行“精于节能,尽心环保”绿色研发生产理念。那么,它又会如何布局新能源汽车产业?


         钱宇峰先生从全球电动汽车产业发展现状与中国电动车发展历程的视角出发,肯定了中国新能源汽车产业发展的积极因素。并表示,三菱电机功率半导体将会延续三菱在功率模块方面成熟可靠的研发与生产经验,配合未来电动汽车发展的趋势,也将适时地推出适合电动车驱动系统、充电站等的功率模块,也会适时地推出适合电动车空调用的功率模块。此外,三菱电机将持续性地联合国内知名大学与专业设计公司,开发基于中国本土化的基于新型功率半导体的电动车专用模块和整体解决方案。

 

IGBT——大道至简,创新生产工艺


         自80年代末90年代初,三菱电机便开始从事与IGBT功率模块相关的设计、研发、生产等实践。从第一代IGBT到现在的第七代IGBT,在功率半导体最新技术发展方面,三菱电机的IGBT芯片技术一直在保持着迭代与创新。


         以第七代IGBT产品研发生产经验为例,在采用第七代IGBT硅片和RFC二极管硅片后,IGBT模块有效降低产品能耗达10%。新型二极管硅片减少了芯片厚度,具有更好的静态和动态特性,并消除反向恢复过程的夹断恢复现象。基于“高可靠性、使用更方便”的产品理念,第七代IGBT模块NX型封装采用SLC封装技术,SLC结构使用了IMB和直接树脂封装。与第六代NX系列模块封装相比,第七代去除了绝缘层和铜底板之间的焊接层,延长热循环寿命高达10倍以上。


         而STD型封装采用TMS封装技术,同样去除了绝缘层和铜底板之间的焊接层。经实验证明,第七代结构在使用1000次循环后没有发现开裂现象,热循环寿命比第六代STD型封装高出3倍以上。此外,STD型封装的主端子采用叠层结构和超声键合技术等,有效降低内部杂散电感可达30%。


         宋高升先生表示,2018年,在中低压变频器光伏发电、风力发电、电动大巴、储能逆变器、SVG等应用中,三菱电机将强化第7代IGBT模块的市场拓展。


         六十年来,三菱电机功率半导体之所以能够一直保持行业的领先地位,在于持续性和创新性的研究与开发能力。同时,三菱电机也凭借着丰富的研发经验与技术积淀为实现功率器件更简单、更易用、更可靠付出了源源不断的努力。

 

SiC——驱动变革,时间砥砺质量


         只有以专注力托起的精益求精,才能经得起时间的考验。在三菱电机展台一侧的走廊墙上,三菱电机SiC功率器件发展历程的时间轴赫然醒目。原来,在20世纪末90年代初,三菱电机便开始了SiC功率器件的基础研发工作,在2000年研发出多种基于SiC的基础工艺技术,2016年1月,成功开发出额定功率为3.7kW的电机驱动用SiC变频器……此后,在攻克了基础工艺技术之后,三菱电机SiC功率器件在不同的应用领域中先后树立了丰碑。


         宋高升先生向我们介绍,三菱电机从2013年开始正式面向市场推出第一代SiC功率模块,并于12月,推出搭载全SiC功率模块的轨道牵引变流器;2015年,SiC功率器件开始进入光伏逆变器等众多全新应用领域;同年,第一款基于全SiC的功率模块,并由三菱电机开发的机车牵引系统在日本新干线安装使用;到了2018年,新研发的6.5kW全SiC功率模块达到了世界上最高的功率密度。截止目前,三菱电机功率半导体SiC功率模块产品线涵盖额定电流15A~1200A及额定电压600V~3300V的多种产品,且目前均可提供样品。


         当外界都开始不约而同地呼应着SiC未来已经到来时,其实SiC功率模块在满足电力电子行业对功率器件低损耗、耐高温、高频化等性能要求的同时,却也带来电磁噪声变大、短路耐量下降等应用问题。正如所有的伟大都在默默中完成一样,为了满足功率器件市场对噪声低、效率高、尺寸小和重量轻的要求,三菱电机仍坚持加大对高技术产品研究和开发的投入。如今,三菱电机正在加紧研发新一代沟槽栅SiC  MOSFET芯片技术,该技术将进一步改善短路耐量和导通电阻的关系,并计划在2020年实现新型SiC  MOSFET模块的商业化。


         钱宇峰先生认为,目前,基于SiC功率器件的逆变设备的应用领域正在不断扩大。但受制于成本因素,目前SiC功率器件市场渗透率很低,随着技术进步,碳化硅成本将逐步下降,未来将是功率半导体市场主流产品。


         为了应对SiC功率器件市场的快速增长,在2017年,三菱电机在日本九州岛投资建造了6英寸晶圆生产线,配合新技术以缩小芯片尺寸。目前,该产线处在调试阶段并计划于2019年量产。其中,为了保持SiC可持续性发展,5、6、8英寸晶圆在日本熊本工厂里面都有设立产线,而对于IGBT表面和背面两种工艺,熊本工厂的生产线都可以胜任。另外,大阪工厂专门负责背面工艺。

 

持续创新,为未来而来


         三菱电机株式会社成立于1921年,当时造船公司(现为三菱重工)在日本神户分离出一家生产远洋船用电动机的工厂。它以先进的空调系统、汽车电子、以光伏技术为动力的卫星和核能发电设备而闻名,成为家电和电机领域的领导者。


         三菱电机的企业标识则是由三颗像菱角一样的钻石组合在一起,意思是经受了时间的考验,会更加熠熠生辉。在近100年的成长历程中,三菱电机始终致力于尖端产品的研发与践行节能环保的企业理念。同时,作为一家技术主导型的企业,三菱电机拥有多项领先技术,并凭借强大的制造实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据着重要的地位。


         当我们问及“如果用三个关键词来描述这一段发展史,三菱会选用哪三个关键词?”钱宇峰先生选用了“全面、创新、高效”这三个关键词,并进一步做了解释。目前,三菱电机能够为不同的电力电子变换应用领域提供从几瓦到上兆瓦功率等级的功率器件解决方案,在将来也会把创新的DNA一直延续下去。这份坚持,也终将指引三菱电机实现产品的高效使用与能源的高效利用。


         创新的基因标注着企业发展的方向,连接着企业的过去、现在与未来。三菱也将放下时间的包袱,卸下历史的荣耀,坚持以变革不断激发行业发展的活力,坚持以创新征服未知的领域。但创新的前提与归宿依然是努力践行“changes  for  the  better(创造,为更好明天)”,这是三菱电机的企业宣言。

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