大功率半導體器件作為電力電子領域的核心元器件具有非常高的技術含量，在這個領域，東芝一直憑借創(chuàng)新的技術獨步天下。
在日前上海舉行的進博會上，東芝半導體集中展示了大功率半導體方面的創(chuàng)新產(chǎn)品，以及在節(jié)能減排、綠色能源方面的優(yōu)勢。
東芝電子元件（上海）有限公司分立器件戰(zhàn)略業(yè)務企劃統(tǒng)括部高級經(jīng)理屈興國
會議期間，東芝電子元件（上海）有限公司分立器件戰(zhàn)略業(yè)務企劃統(tǒng)括部高級經(jīng)理屈興國接受了集微網(wǎng)的采訪，就目前東芝半導體業(yè)務方面的最新進展進行了介紹，并就產(chǎn)能供應，IGBT、SiC、GaN等技術發(fā)展趨勢發(fā)表了看法。
屈興國表示，在MOSFET和IGBT的基礎上，東芝在加速碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等化合物半導體的開發(fā)，構建更廣泛的產(chǎn)品線，車載和工控市場將是東芝半導體發(fā)力的領域。
“中國是東芝最重要的海外市場，有巨大的成長空間。東芝希望堅持差異化的產(chǎn)品方向，推出更好的產(chǎn)品滿足市場需求，同時為節(jié)能減排和碳中和做出貢獻。”屈興國說。
IGBT向大電流高電壓演進
功率器件又稱為電力電子器件，主要用于電力設備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件，幾乎用于所有的電子制造業(yè)。此外，除了保證這些設備的正常運行以外，功率器件還能起到有效的節(jié)能作用。是在電力系統(tǒng)和電氣工程中的重要組成部分。
作為全球功率器件領域的重要供應商，東芝一直專注于MOSFET，特別是低壓MOSFET及IGBT的開發(fā)。
20世紀90年代末，東芝基于注入增強的技術注冊了專用名稱IEGT（柵極注入增強型晶體管），成為其獨有的IGBT標簽，并研發(fā)出了除業(yè)界傳統(tǒng)的PMI模塊封裝外的PPI封裝技術，具有高可靠性、大功率密度和優(yōu)異的防爆性能，方便接壓使用和器件串聯(lián)等優(yōu)勢。
得益于在IGBT方面的技術優(yōu)勢，東芝的IEGT產(chǎn)品在大功率的風電和工業(yè)驅動等市場受到青睞。在國內(nèi)市場，則在電網(wǎng)的建設中發(fā)揮了重要作用。
屈興國告訴集微網(wǎng)，目前IGBT主要的技術發(fā)展方向是大電流和高電壓。
在大電流方面，目前東芝的量產(chǎn)器件是3000A的產(chǎn)品，正在開發(fā)5000A的產(chǎn)品，明年初會有樣品問世。在高電壓方面，目前東芝量產(chǎn)的器件主要是4500V的產(chǎn)品，現(xiàn)在正在開發(fā)6500V的IGBT，主要應用于海上風電、高壓變頻器等領域。
在車用IGBT方面，屈興國表示，目前東芝已經(jīng)同主要的新能源車企展開緊密合作。
產(chǎn)能緊張明年Q3或緩解
對于目前行業(yè)普遍面臨產(chǎn)能緊張問題，屈興國給出了他的看法，他認為供應不足的主要原因是原材料8英寸晶圓的短缺，這種情況應該還會持續(xù)一段時間，至少將會持續(xù)到明年Q3。
為了更好應對市場需求，同時考慮到12英寸晶圓帶來的成本降低等因素，東芝已開始投入12英寸（300mm）晶圓的芯片全新產(chǎn)線的建設，預計在2023年正式投產(chǎn)，率先從低壓MOS產(chǎn)品線開始。另據(jù)3月份日本媒體的報道，新廠建成后，可將東芝功率半導體器件的產(chǎn)能提高20%。
據(jù)屈興國介紹，目前東芝半導體業(yè)務的所有芯片設計、開發(fā)、生產(chǎn)都在日本完成。封裝部分按照不同的產(chǎn)品線，則由日本、馬來西亞、泰國和中國的代工廠商支持，比如TO247、TO220等功率MOS管的封裝是和全球最大的封裝代工廠日月光合作，比如DPAK、D2PAK等貼片封裝主要和上海的一家封裝公司合作，而其中車載產(chǎn)品的封裝產(chǎn)線均在日本。
“東芝在代工方面的合作和其他公司還是有些差異，如東芝即使是代工業(yè)務，也還是會派人去現(xiàn)場支持，并不是像甩手掌柜一樣，什么都不管，當出現(xiàn)問題時，東芝會幫助客戶一起解決問題，所以即使幫東芝代工，也是能學到技術而共同成長的。”屈興國說。
加速SiC/GaN開發(fā)
在MOSFET和IGBT的基礎上，近年來，東芝也在加速碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等化合物半導體的開發(fā)，構建更廣泛的產(chǎn)品線。
據(jù)屈興國介紹，目前東芝的碳化硅單管二極管和MOSFET產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)，在一些高效電源、新能源領域中得到應用。首款產(chǎn)品是3300V/800A/雙管模塊，代表東芝在碳化硅領域領先的技術水平，應用于牽引、電力機車等大型軌道交通領域，在中國市場，如電力電子變壓器等領域也存在潛在需求，
“碳化硅主要的性能優(yōu)勢是降低損耗，提高頻率，雖然價格較貴，但系統(tǒng)設計時，可以提高開關頻率，從而縮小后端變壓器的體積，以及減小散熱器的尺寸，所以雖然功率器件成本高了，但對整個系統(tǒng)成本而言還是能體現(xiàn)出優(yōu)勢，尤其是對于一些有小型化需求的應用，還是非常好的選擇。”屈興國表示。
屈興國介紹，目前在電網(wǎng)的中低壓直流配電項目上，也存在一定機會，客戶也正在測試東芝的產(chǎn)品。他認為，在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，光伏等直流型分布式電源的分散接入，充電樁、大型數(shù)據(jù)中心等新基建負荷的不斷增長，電能供給側、配送側、消費側的直流化特征日益明顯。
“實際的案例如蘇州的吳江中低壓直流配網(wǎng)工程，設備采用直流供電，可逐步省去多級中間變換環(huán)節(jié)提升效率，其中就使用了碳化硅模塊。”屈興國說。
構建差異化優(yōu)勢
在屈興國看來，近幾年國內(nèi)的半導體發(fā)展得非常迅速，在價格上的競爭非常激烈，這種情況下，東芝只有走高端差異化的路線，在高電壓、大功率器件方面才能發(fā)揮出自身的優(yōu)勢。
“3300V/800A/雙管模塊產(chǎn)品就是基于這樣的思路誕生的，目前為止市場上達到相近性能規(guī)格的只有少數(shù)幾家海外品牌廠家。”屈興國說。
目前碳化硅器件大多用于軌道交通領域，同時在新能源汽車領域也有大量潛在需求，東芝的碳化硅產(chǎn)品在車用領域有何規(guī)劃？
屈興國表示，東芝的風格一貫比較謹慎，目前的碳化硅產(chǎn)品仍將主要應用于工業(yè)領域，但觀察到中國市場新能源汽車對碳化硅的需求，東芝已在考慮碳化硅在車上的應用，重點將是1200伏的碳化硅產(chǎn)品。
“東芝的開發(fā)思路往往是根據(jù)客戶的具體需求而定向開發(fā)。如有具體的客戶，按照客戶的需求去開發(fā)產(chǎn)品，待產(chǎn)品量產(chǎn)成熟后，再全面推廣，在日本國內(nèi)有成功案例后，再規(guī)劃中國市場。”屈興國表示。
此外，據(jù)屈興國介紹，氮化鎵也是東芝一直關注的市場，但目前還在謹慎地推廣中。
屈興國認為，功率半導體未來將會在車載和工控這兩個市場發(fā)揮重要的作用，這也將是東芝半導體未來的發(fā)力方向。
