在能源短缺、環(huán)境污染和氣候變化成為全球性挑戰(zhàn)的當(dāng)下，電力電子行業(yè)作為推動(dòng)能源變革的關(guān)鍵力量，正以前所未有的速度發(fā)展。作為這一領(lǐng)域的先鋒企業(yè)，東芝半導(dǎo)體（以下簡(jiǎn)稱“東芝”）憑借其在電力電子行業(yè)的深厚積累，為全球市場(chǎng)提供了眾多高性能、高可靠性的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品。

在PCIM Asia 2024展會(huì)上，東芝攜大功率器件IEGT、碳化硅MOS模塊、碳化硅分立器件等多款明星產(chǎn)品亮相，吸引了眾多觀眾的關(guān)注。東芝以專業(yè)視角向觀眾展示更多安心、可靠、高效的技術(shù)產(chǎn)品和方案，旨在為更多客戶提供幫助，進(jìn)而更好地為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供服務(wù)。

展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，東芝電子元件（上海）有限公司技術(shù)部副總監(jiān)屈興國(guó)與《變頻器世界》分享了本次展會(huì)帶來(lái)的重點(diǎn)產(chǎn)品以及未來(lái)的產(chǎn)業(yè)布局等。

東芝電子元件（上海）有限公司技術(shù)部副總監(jiān) 屈興國(guó)

立足大功率器件IEGT，打造核心競(jìng)爭(zhēng)力

一直以來(lái)，東芝憑借高可靠性、高效率和小尺寸的特點(diǎn)，一直走在新能源、輸配電等大功率應(yīng)用以及工業(yè)和牽引應(yīng)用等行業(yè)的前沿。展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，東芝的大功率器件IEGT（柵極注入增強(qiáng)型晶體管）也依然引人注目。這款東芝在20世紀(jì)90年代末注冊(cè)的專利名稱，如今已發(fā)展到更高的電壓等級(jí)和更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

屈興國(guó)介紹，東芝IEGT可適用于發(fā)電到輸配電、再到應(yīng)用的整個(gè)能源鏈，其采用PPI壓接式封裝實(shí)現(xiàn)高可靠性、高散熱性。此次展出，東芝更新了3300 V~6500 V的PPI壓接式產(chǎn)品線，新增多款產(chǎn)品，如ST1000GXH35、ST1500GXH35A等，這些產(chǎn)品覆蓋了不同電壓和電流等級(jí)，可以滿足不同客戶需求。

東芝的IEGT在封裝上有著其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)， PPI壓接式封裝的IEGT可以說(shuō)是東芝首創(chuàng)，PPI壓接式通過上下銅板和鉬片，直接把芯片壓接在內(nèi)部，器件內(nèi)部無(wú)需引線鍵合。這種方式可做到雙面散熱，比單面散熱的傳統(tǒng)封裝方式可靠性更高。

此外，基于半橋拓?fù)涞淖訂卧�，東芝與第三方合作共同開發(fā)的壓接組件方案采用了兩顆ST2000GXH32（4.5 kV／2 KA／內(nèi)置二極管的壓接式封裝）IEGT，適用于新客戶進(jìn)行雙脈沖測(cè)試，以便他們能夠快速了解東芝器件的性能，從而縮短開發(fā)周期，具備高可靠性和高效率。

另外東芝還展出了4.5 kV雙柵極RC-IEGT，具有分離的空穴控制柵極(CG)與主柵極(MG)。主要特點(diǎn)是在IEGT模式下可降低關(guān)斷損耗，在二極管模式下能減少反向恢復(fù)損耗，同時(shí)結(jié)合柵極控制技術(shù)，實(shí)際測(cè)量值中總開關(guān)損耗可降低16%，而導(dǎo)通損耗沒有任何增加。
 

全系列碳化硅MOS模塊亮相，第三代產(chǎn)品已投入量產(chǎn)

受益于新能源汽車、光伏儲(chǔ)能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，SiC（碳化硅）器件得到了廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)規(guī)模快速提升。根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，到2027年，全球?qū)щ娦蚐iC功率器件市場(chǎng)規(guī)模有望突破60億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)速率約34%。

在碳化硅領(lǐng)域，東芝同樣表現(xiàn)出色。屈興國(guó)表示，東芝近年來(lái)正在加速碳化硅半導(dǎo)體的開發(fā)，構(gòu)建更廣泛的產(chǎn)品線。東芝在碳化硅領(lǐng)域的布局是先做碳化硅模塊再推進(jìn)單管產(chǎn)品。碳化硅模塊產(chǎn)品量產(chǎn)時(shí)間相對(duì)較早，目前主要是針對(duì)軌道交通等牽引應(yīng)用。而單管產(chǎn)品則主要針對(duì)當(dāng)前十分火熱的新能源的光儲(chǔ)充市場(chǎng)。

盡管東芝的碳化硅產(chǎn)品在市場(chǎng)上的份額還在增長(zhǎng)階段，但第三代SiC產(chǎn)品采用了MOS中內(nèi)置SBD的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品差異化，避免了同質(zhì)化導(dǎo)致的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，獲得了客戶的一致好評(píng)。在碳化硅領(lǐng)域，東芝的第三代產(chǎn)品已投入量產(chǎn)，同時(shí)第五代產(chǎn)品也在積極推廣中。

展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，東芝展出了已經(jīng)量產(chǎn)的全系列碳化硅MOS模塊，涵蓋1200 V、1700 V、2200 V、3300 V電壓，具備低雜散電感、低熱阻、高可靠性等特點(diǎn)。在這些展品中，東芝的“MG800FXF1ZMS3”和“MG800FZF1JMS3”，采用第三代SiC MOSFET和SBD芯片，通過銀燒結(jié)內(nèi)部鍵合技術(shù)和iXPLV封裝，有助于減少設(shè)備的功率損耗和減小冷卻設(shè)備的尺寸。屈興國(guó)指出，從第二代產(chǎn)品到第三代產(chǎn)品，東芝的SiC MOSFET實(shí)現(xiàn)了更低的品質(zhì)因數(shù)Ron×Qgd，減少了80%，這是實(shí)現(xiàn)更好開關(guān)性能的關(guān)鍵。

本次展出的碳化硅分立器件，內(nèi)置SBD、低損耗、易設(shè)計(jì)是東芝碳化硅MOSFET的代名詞，可應(yīng)用于充電樁、數(shù)據(jù)中心、新能源發(fā)電、馬達(dá)等領(lǐng)域。主要特點(diǎn)包括：低二極管導(dǎo)通電壓、低Ron×Qgd、VGS控制范圍寬(驅(qū)動(dòng)易設(shè)計(jì))。屈興國(guó)透露，東芝在國(guó)內(nèi)更加傾向于晶圓銷售的模式，比如將碳化硅晶圓出售給模塊廠商進(jìn)行封裝，這也是應(yīng)對(duì)目前碳化硅器件市場(chǎng)內(nèi)卷的一種方式。

東芝展出的碳化硅應(yīng)用案例也備受關(guān)注：SiC MOSFET的3相逆變器。其采用1200 V SiC MOSFET，為18 kW電機(jī)提供強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)，適用于工業(yè)設(shè)備等應(yīng)用。在僅250 mm×145 mm的精巧電路板上，巧妙整合了SiC MOSFET、光電耦合器和運(yùn)算放大器等關(guān)鍵元件，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

走差異化的發(fā)展路線，堅(jiān)決不做“內(nèi)卷”

在屈興國(guó)看來(lái)，高可靠性就是東芝的核心競(jìng)爭(zhēng)力。以IEGT為例，東芝的產(chǎn)品是雙面散熱，這是高可靠性的一個(gè)重要保證。像在海底電纜、海上風(fēng)電等需要應(yīng)用大功率器件又無(wú)法維修的應(yīng)用場(chǎng)景，東芝就采取了冗余設(shè)計(jì)。他進(jìn)一步解釋道，如果器件損壞，會(huì)出現(xiàn)短路模式，而東芝將產(chǎn)品疊加使用，損壞的器件變成短路模式，這相當(dāng)于一個(gè)電阻一樣，不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。IEGT作為東芝的王牌產(chǎn)品，目前重點(diǎn)布局在柔性輸配電和海上風(fēng)電的電力傳輸領(lǐng)域，近兩年的市場(chǎng)表現(xiàn)一直是一個(gè)持續(xù)增長(zhǎng)的狀態(tài)。

屈興國(guó)認(rèn)為，新能源汽車作為未來(lái)的主力市場(chǎng)，前景可觀。但由于中國(guó)在新能源汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)過于激烈，東芝在現(xiàn)實(shí)情況與未來(lái)趨勢(shì)中做了平衡，選擇與國(guó)內(nèi)的模塊廠家合作，達(dá)到雙贏的結(jié)局。

現(xiàn)在越來(lái)越多的本土廠商崛起，加上相關(guān)政策的扶持，功率器件國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)是大趨勢(shì)。對(duì)此，東芝充分發(fā)揮自己小型化、高性能的優(yōu)勢(shì)，走差異化的發(fā)展路線。屈興國(guó)稱，目前國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)只能用卷來(lái)形容，特別是在價(jià)格上，東芝很難卷過友商。而且東芝也認(rèn)為，不能一味地依靠?jī)r(jià)格去平衡市場(chǎng)，而是用產(chǎn)品說(shuō)話，真正做出人家做不了的東西，這才是脫穎而出的關(guān)鍵一環(huán)。

“隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和清潔能源需求的不斷增長(zhǎng)，電力電子行業(yè)將迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。”屈興國(guó)表示，東芝將繼續(xù)加大在電力電子領(lǐng)域的研發(fā)投入，特別是在大功率器件和碳化硅等關(guān)鍵技術(shù)上，以滿足市場(chǎng)對(duì)高性能、高可靠性產(chǎn)品的需求。東芝堅(jiān)信，通過不懈的努力與追求，將能夠攜手全球合作伙伴共同創(chuàng)造一個(gè)更加綠色、智能的未來(lái)。