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东芝半导体:立足大功率半导体器件 走差异化发展路线

发布日期:2021-09-27 浏览次数:1449 来源:变频器世界作者:网络
  功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。大功率半导体器件作为电力电子领域的核心元器件具有较高的技术含量,技术与工艺的不断进步,正推动大功率半导体器件向高电压、大电流、高频化、模块化的方向发展。

  在近期深圳PCIMAsia2021电力电子展上,东芝半导体(以下简称东芝)展出了东芝大功率器件IEGT、二电平拓扑的PPI压接装置、全碳化硅模块、智能功率器件、车载分立器件、分立器件封装产品线等产品。

  凭借高可靠性、高效率和小尺寸的特点,东芝IEGT能支持新能源、输配电等大功率应用以及工业和牵引应用。据东芝电子元件(上海)有限公司分立器件战略业务企划统括部,分立器件应用技术部门高级经理屈兴国介绍,IEGT是InjectionEnhancedGateTransistor的简称,20世纪90年代末,东芝基于注入增强的技术注册了专用名称IEGT(栅极注入增强型晶体管),而实际上这个就是IGBT,只是名称不同而已。


  PPI压接式封装IEGT器件

  东芝的IEGT在封装上有着其独有的优势,分为PMI模块封装和PPI压接式封装两种封装。目前,东芝在IEGT模块上采用业界常用的PMI模块封装,这是一种采用铝碳化硅基板和高CTI的材质,具有更好的散热效果和绝缘性,可以应用于轨道交通牵引等严苛环境需求的场景。

  而PPI压接式封装的IEGT可以说是东芝首创,PPI压接式通过上下铜板和钼片,直接把芯片压接在内部,芯片内部无引线键合。这种方式可做到双面散热,比单面散热的传统封装方式可靠性更高。第一代压接式产品内部采用晶闸管晶圆。在2000年以后,东芝停止了晶闸管的产品,改用IEGT芯片来生产PPI压接式IEGT,目前东芝主要有台面直径为85mm和125mm的压接式IEGT产品。

  为了让客户可以便捷地使用和了解器件,东芝半导体和第三方公司进行了合作。本次展出的IEGT压接模组子单元,就是东芝半导体与雅创、青铜剑三方合作的产品。屈兴国举例说,客户想要了解一个器件,会先测试单颗器件的性能,如果性能达标会再设计相应的产品,而与青铜剑的合作可以助力客户快速测试器件,缩短客户开发周期。


  DriverbyBronze驱动器(由青铜剑公司提供)

  本次展会,东芝还展示了碳化硅MOSFET模块。据了解,碳化硅MOSFET模块1700V/400A双管、3300V/800A双管产品均在开发中。其中,3300V/800A双管产品已在今年5月推出商业样品,今年9月-10月将进入量产阶段,该产品将主要应用在机车以及高压电子变压器领域。而1700V/400A双管产品预计会在年底推出,该产品主要应用在风电等新能源领域。屈兴国表示,东芝的纯碳化硅产品还属于工控产品,目前暂无车载碳化硅产品,不过已经计划车规级纯碳化硅器件。

  “功率半导体未来将会在车载和工控这两个市场发挥重要的作用,这两个市场将是东芝半导体未来的发力方向。”屈兴国表示,东芝在车载领域有专门的产品线,重点在推新能源汽车主驱动模块里的芯片,主要是750V的EV芯片,东芝已经和国内的几家做模块的厂商进行合作。目前,该产品还在送样阶段,量产还需要一段时间。

  在新能源汽车上的碳化硅应用,屈兴国认为,根据电池电压的不同,主要可分为300V-400V以及800V这两大类。其中,普通的乘用车采用300V-400V的电池,主要使用650V或750V的IGBT,这会是硅的主流市场;而大巴车或要求更高的车采用800V的电池,则需要用到1200V的功率器件,这将会是碳化硅的主流市场。

  随着越来越多的本土厂商崛起,加上相关政策的扶持,功率器件国产化已经是大趋势。对此,东芝充分发挥自己小型化、高性能的优势,走差异化的发展路线。“面对市场的激烈竞争,不能一味地依靠价格去平衡,而是真正做出人家做不了的东西,这才是脱颖而出的关键一环。”在屈兴国看来,加大与国内厂商的合作也是应对激烈竞争的措施之一,不仅贴近市场还降低了成本。此外,东芝近几年一直在尝试功率器件本土化,像一些原材料在国内寻找资源替代。

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