隨著功率半導體的不斷發展和技術進步，功率器件下游產業的穩步擴張，未來在政策資金支持以及國內新能源汽車的蓬勃發展下，國內功率半導體產業將迎來黃金發展期。

 

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強企業，同時也是現代功率半導體器件的開拓者，大中國區三菱電機半導體攜多款功率器件產品及相關解決方案亮相，同時發布了更高集成度、更小體積、更能降低生產成本，并擁有全面保護功能的表面貼裝型IPM，以及助力新能源發電應用新封裝大功率IGBT模塊兩款較新產品。

 

（圖一：2018三菱電機半導體媒體發布會現場）

三菱電機半導體首席技術官Dr. Gourab Majumdar、大中國區三菱電機半導體總經理楠真一、三菱電機捷敏功率半導體（合肥）有限公司技術服務中心總監商明、大中國區三菱電機半導體技術總監宋高升、大中國區三菱電機半導體市場總監錢宇峰、大中國區三菱電機半導體公關宣傳主管閔麗豪悉數出席此次新品發布會。

 

（圖二（從右到左）：大中國區三菱電機半導體總經理楠真一、三菱電機半導體首席技術官Dr. Gourab Majumdar、大中國區三菱電機半導體市場總監錢宇峰參加發布會媒體問答環節）

 

為了進一步鞏固三菱電機功率半導體在變頻家電市場的領先地位，三菱電機將依托位于合肥的功率半導體工廠和聯合實驗室，為中國客戶提供更好、更快的支持；而在鐵道牽引、電動汽車和工業新能源應用領域，三菱電機將持續性地聯合國內知名大學和專業設計公司，開發本地化的基于新型功率半導體的整體解決方案。

 

五大領域齊發力

在三菱電機以“創新功率器件構建可持續未來”為主題的展館，三菱電機功率器件在變頻家電、工業、新能源、軌道牽引、電動汽車五大應用領域不斷創新，新品迭出。

（圖三：三菱電機赴PCIM 亞洲 2018展會參展展臺）

 

在變頻家電領域，面向變頻冰箱和風機驅動的SLIMDIP-S以及面向變頻空調和洗衣機的SLIMDIP-L智能功率模塊、表面貼裝型IPM有助于推動變頻家電實現小型化。

 

在工業應用方面，三菱電機第七代IGBT和第七代IPM模塊，首次采用SLC封裝技術，使得模塊的應用壽命大幅延長。在新能源發電特別是風力發電領域，今年推出基于LV100封裝的新型IGBT模塊，有利于提升風電變流器的功率密度和性能價格比。

 

在軌道牽引應用領域，X系列HVIGBT安全工作區域度大、電流密度增加、抗濕度魯棒性增強，有助于進一步提高牽引變流器現場運行的可靠性。而在電動汽車領域，J1系列Pin-fin模塊具有封裝小、內部雜散電感低的特性。

 

2018年，三菱電機將在以上五大領域，強化新產品的推廣和應用力度。在變頻家電領域，三菱電機將在分體式變頻空調和變頻洗衣機中擴大和強化SLIMDIP-L的應用，在空調風扇和變頻冰箱中逐步擴大SLIMDIP-S的應用，在更小功率的變頻家電應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、風力發電等應用中，三菱電機將強化第7代IGBT模塊的市場拓展；而在電動乘用轎車領域，三菱電機將為客戶提供電動汽車專用模塊和整體解決方案；在軌道牽引領域，將較新的X系列HVIGBT的推廣到高鐵、動車、地鐵等應用領域。

 

（圖四：大中國區三菱電機半導體技術總監宋高升為PCIM展會專業觀眾講解三菱電機較新技術）

創新技術引領行業發展

六十年以來，三菱電機之所以能夠一直保持行業領先地位在于持續性和創新性的研究與開發。

 

作為功率元器件的核心，IGBT芯片的重要性不言而喻。在功率半導體較新技術發展方面，三菱電機IGBT芯片技術一直在進步，第三代IGBT是平板型的構造，第四代IGBT是溝槽性的構造，第五代成為CSTBT^TM，第六代是超薄化CSTBT^TM，第七代IGBT構造更加微細化和超薄化的CSTBT^TM。

 

從IGBT芯片的性能指數（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。從封裝技術來看，在小容量消費類DIPIPM^TM產品中，三菱電機采用了壓注模的封裝方法。在中容量工業產品、電動汽車專用產品中，采用了盒式封裝。而在大容量、特別是用在高鐵上的產品中，采用了高性能的碳化硅鋁底板，然后再用盒式封裝完成。

 

在量產供應的同時，三菱電機也在為下一個需求爆發點蓄勢發力，大概在2022年左右，三菱電機將會考慮12英寸功率元器件產線的投資。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體的核心技術方向，與傳統Si-IGBT模塊相比， SiC功率模塊較主要優勢是開關損耗大幅減小。對于特定逆變器應用，這種優勢可以減小逆變器尺寸，提高逆變器效率及增加開關頻率。目前，基于SiC功率器件逆變設備的應用領域正在不斷擴大。但受制于成本因素，目前SiC功率器件市場滲透率很低，隨著技術進步，碳化硅成本將快速下降，未來將是功率半導體市場主流產品。

 

（圖五：三菱電機半導體首席技術官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，可以拓展更多應用領域。對于以后開拓新市場來說，碳化硅是較好的選擇。”Dr.Gourab Majumdar說。

 

 

三菱電機從2013年開始推出第一代碳化硅功率模塊，事實上，早在1994年，三菱電機就開始了針對SiC技術的開發； 2015年開始，SiC功率器件開始進入眾多全新應用領域，同年，三菱電機開發了第一款全SiC功率模塊，配備在機車牽引系統在日本新干線安裝使用。三菱電機SiC功率模塊產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，三菱電機投資建造6英寸晶圓生產線，配合新技術來縮少芯片尺寸，目前該產線正按計劃推進中，預計2019年將實現量產。

 

電力電子行業對功率器件的要求更多地體現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，三菱電機一直致力于研究和開發高技術產品。正在加緊研發新一代溝槽柵SiC MOSFET芯片技術， 該技術將進一步改善短路耐量和導通電阻的關系，并計劃在2020年實現新型SiC MOSFET模塊的商業化。

 

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動和IGBT放到一個盒子里這么簡單，怎么能讓它發揮里面內置的功率元器件較好的性能，讓用戶體驗更好，才是關鍵。

 

據悉，該新品適用于家用變頻空調風扇、變頻冰箱、變頻洗碗機等電機驅動系統。并計劃于9月1日開始發售。這款產品將構成三相逆變橋的RC-IGBT（反向導通IGBT）、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，使系統安裝變得更容易；二、該產品通過內置控制IC以及較佳的引腳布局，在實現系統的小型化并使基板布線簡化方面具有積極意義；三、而通過內置保護功能，可以幫助提高系統的設計自由度。

 

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

 

該產品在通用變頻器，高壓變頻器，風力發電等領域的應用市場廣闊，低雜散電感符合未來大功率變流器的封裝設計；采用第7代功率芯片組 和SLC 技術，提高性價比；此外，該產品降低開關損耗，有利于提高開關頻率；并且去除底板焊接層，提高熱循環壽命。

 

助力社會未來發展

除了精雕細琢產品之外，三菱電機更是視助力社會未來發展為己任，關注下一代成長教育和節能減排。

 

目前，三菱電機已在清華大學、浙江大學、華中科技大學、合肥工業大學四所高校設立了三菱電機電力電子獎學金，并設立了功率器件應用聯合實驗室。

 

到2021年，正好是三菱電機成立100周年，為了慶祝100周年，從前幾年開始，三菱電機內部就制定了對應節能環保社會要求的規劃，爭取在100周年的時候實現這一目標。

 

事實上，功率半導體生產產生的有害物質是很少的，基于性能優異的第7代IGBT芯片，通過改進材料和封裝技術，三菱電機正不斷提高功率半導體器件的節能效果。