功率器件，通常也被稱為電力電子器件，是在電力系統(tǒng)和電氣工程中根據(jù)負(fù)載要求處理電力轉(zhuǎn)換的器件。作為電子領(lǐng)域的核心成員，大功率半導(dǎo)體器件的技術(shù)與工藝對(duì)整個(gè)電力電子產(chǎn)業(yè)有著舉足輕重的影響。在PCIM Asia 2021展上，東芝電子元件（上海）有限公司分立器件應(yīng)用技術(shù)部門(mén)高級(jí)經(jīng)理屈興國(guó)，向我們分享了東芝在功率器件領(lǐng)域的相關(guān)進(jìn)展。
    東芝IEGT技術(shù)，在發(fā)展中謀求創(chuàng)新
  東芝IEGT，即Injection Enhanced Gate Transistor的簡(jiǎn)稱，是東芝獨(dú)創(chuàng)的一個(gè)名稱，其實(shí)就是 東芝特制的IGBT。 上世紀(jì)九十年 代，東芝率先采用柵極注入增強(qiáng)技術(shù)以降低IGBT器件的靜態(tài)損耗，當(dāng)時(shí)東芝特意為這個(gè)名稱注冊(cè)了商標(biāo)，并將這個(gè)名稱保護(hù)起來(lái)。
  東芝的IEGT從封裝上，可分為PMI模塊封裝和PPI壓接式封裝兩種封裝方式。 目前，東芝在IEGT模塊上采用業(yè)界常用的PMI模塊封裝，這是一種采用鋁碳化硅基板和高CTI的材質(zhì),具有更好的散熱效果和絕緣性，常應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電和電力機(jī)車(chē)等場(chǎng)景。 而PPI壓接式封裝IEGT可以說(shuō)是東芝首創(chuàng)的一種技術(shù)，常用在風(fēng)力發(fā)電、HVDC輸配電等場(chǎng)景。     壓接式封裝的IEGT（PPI）通過(guò)上下銅板和鉬片，直接把芯片壓接在內(nèi)部，芯片內(nèi)部無(wú)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。在性能上，PPI產(chǎn)品具有四大優(yōu)勢(shì)，即內(nèi)部芯片無(wú)引線鍵合比較容易實(shí)現(xiàn)高可靠性；可雙面散熱從而實(shí)現(xiàn)高散熱性能；便于多顆器件串聯(lián)應(yīng)用；采用陶瓷外殼封裝，具有防爆結(jié)構(gòu)。
    據(jù)屈興國(guó)介紹：目前，東芝IEGT的PPI封裝包括85mm、125mm兩種。且每個(gè)封裝里面都由多顆芯片組成的，并不是整個(gè)晶圓，所以在同一封裝內(nèi)對(duì)每顆芯片的一致性要求很高。為了更多的客戶可以更快地了解東芝IEGT器件，東芝積極尋求第三方公司合作。據(jù)悉，這次展出的IEGT壓接模組子單元，就是東芝與雅創(chuàng)、青銅劍三方合作的產(chǎn)品。實(shí)際上，除了雅創(chuàng)和青銅劍之外，東芝近年來(lái)一直在嘗試功率器件本土化。屈興國(guó)透露，早在2018年，東芝就已經(jīng)在中國(guó)尋找意向客戶，現(xiàn)在正與中國(guó)一家大公司在談IEGT產(chǎn)品上的合作。   緊隨SiC趨勢(shì)，洞察市場(chǎng)需求   近年來(lái)，以SiC為材料制造的功率器件正在逐漸嶄露頭角，據(jù)相關(guān)預(yù)測(cè)，到2023年SiC功率器件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)14億美元，其主要的市場(chǎng)增長(zhǎng)機(jī)會(huì)在汽車(chē)領(lǐng)域，特別是EV、混合動(dòng)力車(chē)和燃料電池車(chē)等電動(dòng)車(chē)應(yīng)用市場(chǎng)。   東芝作為先進(jìn)的半導(dǎo)體制造商，自然不會(huì)錯(cuò)失這次機(jī)會(huì)。憑借在功率器件領(lǐng)域豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與敏銳的市場(chǎng)嗅覺(jué)，東芝洞察到SiC器件即將在電力電子領(lǐng)域發(fā)揮的重要作用，通過(guò)先人一步的技術(shù)布局以及近幾年間逐步加大的研發(fā)投入，成功在市場(chǎng)需求的上升期實(shí)現(xiàn)了SiC功率器件的投產(chǎn)，不僅如此，據(jù)了解目前東芝純碳化硅器件也正在逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。屈興國(guó)表示，由于SiC與硅相比耐壓性更高，損耗更低，被廣泛認(rèn)為是下一代功率器件的材料，目前其主要應(yīng)用于列車(chē)逆變器中，但隨著技術(shù)不斷發(fā)展，今后有可能會(huì)在工業(yè)設(shè)備的各種光伏發(fā)電系統(tǒng)和電源管理系統(tǒng)中扮演重要角色。   然而盡管SiC器件備受業(yè)界關(guān)注，但其可靠性和成本因素仍然阻礙了SiC器件的使用和市場(chǎng)增長(zhǎng)。為了提高SiC使用的性價(jià)比，東芝也研發(fā)了SiC混合模塊，即將SiC SBD芯片與IGBT芯片集成在一起，這樣可以利用SiC SBD芯片的快速反向恢復(fù)和低損耗的特性，增強(qiáng)IGBT的性能，同時(shí)降低模塊的大小。目前東芝可以提供3300V，1500A的產(chǎn)品和1700V，1200A模塊。不過(guò)，屈興國(guó)表示，此類產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的推廣效果并不理想，因?yàn)閲?guó)內(nèi)廠商對(duì)這種折中方案并不是太認(rèn)可，國(guó)內(nèi)廠商更關(guān)注純SiC產(chǎn)品，他們希望可以提供[敏感詞]的方案，或是成本更低的方案，因此，SiC混合模塊只能作為是一個(gè)過(guò)渡型產(chǎn)品來(lái)推廣，未來(lái)應(yīng)該會(huì)過(guò)渡到SiC MOSFET上去。     此外，屈興國(guó)也向我們分享了純碳化硅MOS管的[敏感詞]研發(fā)消息。他表示，碳化硅MOSFET模塊1200V／600A雙管、1700V／400A雙管、3300V／800A雙管產(chǎn)品均在開(kāi)發(fā)中，根據(jù)規(guī)劃3300V／800A雙管系列產(chǎn)品在今年5月已經(jīng)有商業(yè)樣品，并將于今年9月-10月進(jìn)入量產(chǎn)階段，首批客戶是日本的電力機(jī)車(chē)客戶；1700V／400A雙管產(chǎn)品將會(huì)第二個(gè)發(fā)布，主要應(yīng)用于風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源領(lǐng)域；另外，1200V／600A雙管產(chǎn)品也大致與1700V／400A雙管同期發(fā)布，將主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)的充電樁。
   

如今，SiC功率器件的發(fā)展已成為大勢(shì)所趨，各大半導(dǎo)體廠商需緊跟市場(chǎng)需求，不斷推陳出新，才可立足于長(zhǎng)青。

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