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2024年8月28日，東芝在PCIM Asia 2024展會上展示了多款新產品和技術。在展會期間，東芝電子元件（上海）有限公司技術部副總監(jiān)屈興國也向與非網記者詳細介紹了東芝此次展示的重要產品線和技術亮點，涵蓋注入增強型柵極晶體管（IEGT）、碳化硅（SiC）、智能功率器件和車規(guī)半導體等領域。
東芝電子元件（上海）有限公司技術部副總監(jiān)屈興國
助力高壓、大功率領域，東芝IEGT技術的優(yōu)勢
東芝的IEGT技術其實可以看作一種增強型的IGBT。在此次PCIM Asia展會上，東芝展示了其IEGT（注入增強型柵極晶體管）技術，這一創(chuàng)新技術被廣泛應用于柔性直流輸配電、列車牽引、高壓變頻器、風力發(fā)電等領域。屈興國指出，IEGT憑借低損耗和高耐壓的特性，已成為電力電子設備的核心組件。尤其在發(fā)電、輸配電和工業(yè)控制等高功率應用場景中，東芝的IEGT展現(xiàn)出優(yōu)越的能效和穩(wěn)定性。
東芝IEGT的關鍵創(chuàng)新在于注入增強結構，該結構通過提高載流子注入效率，顯著降低了器件的通態(tài)電壓，從而提升了能效。在此次展會中，東芝推出了最新的3300V至6500V壓接式PPI封裝IEGT產品，新增ST1000GXH35、ST1500GXH35A等型號，這些型號覆蓋了多種電壓和電流等級，滿足了不同客戶，不同應用的需求。
雙柵極RC-IEGT也是東芝的創(chuàng)新亮點之一。通過分離空穴控制柵極（CG）與主柵極（MG），雙柵極RC-IEGT有效減少了開關過程中的空穴累積，降低了開關損耗，提升了器件的整體性能。屈興國表示，與傳統(tǒng)單柵極結構相比，雙柵極RC-IEGT的總功耗降低了24%，這使得其在高功率應用中具備更強的市場競爭力。
東芝還致力于IEGT技術的持續(xù)優(yōu)化，以進一步擴大其在電力電子領域的應用范圍。例如，在大功率變頻器中，IEGT器件能夠顯著減少能源損耗，提高電能的轉換效率。屈興國補充道，東芝的IEGT器件在輸配電系統(tǒng)中的表現(xiàn)尤為突出，特別是在高壓直流輸電（HVDC）和柔性直流輸電（FACTS）等領域，IEGT憑借其高效的功率轉換能力，得到了越來越多行業(yè)客戶的認可。
PPI封裝：壓接技術確保高可靠性與高效散熱
東芝IEGT的PPI壓接式封裝設計為其高溫、高壓環(huán)境中的應用提供了強大的支持。屈興國解釋道，PPI封裝通過上下銅片將芯片物理壓接在中間，確保了芯片的雙面散熱，顯著提升了器件的散熱效率和可靠性。這種設計不僅延長了IEGT器件的使用壽命，還在高溫、高功率的工況下表現(xiàn)出極為優(yōu)越的性能，特別是在風力發(fā)電、軌道交通和工業(yè)控制等應用中，具有廣泛的應用前景。
東芝還與第三方開發(fā)了基于PPI封裝的兩電平功率組件。這套可用于新客戶對器件的評估，從而縮短新客戶的開發(fā)周期。
屈興國還指出，PPI封裝技術在高功率應用中展示出巨大的市場潛力。相比傳統(tǒng)模塊封裝，PPI封裝具備更高的熱傳導性能，在高溫環(huán)境下具有更為出色的穩(wěn)定性。因此，采用PPI封裝的IEGT器件可適用于極端工況下的重工業(yè)設備，如冶金設備中的大功率電機驅動器等。通過持續(xù)的技術創(chuàng)新，東芝正不斷推動PPI壓接式封裝技術的演進，為客戶提供更可靠的高功率電力電子解決方案。
碳化硅技術：創(chuàng)新引領未來能源市場
在碳化硅領域，東芝本次展出了多個電壓等級的產品，特別是2200V的碳化硅模塊，在業(yè)內獨樹一幟。屈興國表示，東芝的碳化硅模塊通過低熱阻和低雜散電感的設計，能夠在高溫、高壓的環(huán)境下提供卓越的效率和可靠性，尤其在新能源發(fā)電和工業(yè)控制中表現(xiàn)突出。
東芝的第三代碳化硅MOSFET集成了肖特基勢壘二極管（SBD），這種集成設計相比體二極管導通電壓更低，東芝的SBD導通電壓為1.1伏到1.35伏，而常規(guī)的體二極管通常為3至5伏之間，這使得東芝的碳化硅MOSFET在開關速度和效率上具備了明顯優(yōu)勢。
此外，東芝第三代碳化硅MOSFET，由于內置了SBD，從而降低了碳化硅材料的疊層缺陷問題，確保了RDS(on)的長期穩(wěn)定性，使其在高溫、高壓環(huán)境中能夠保持良好的工作性能。
屈興國特別指出，東芝的碳化硅產品線已廣泛應用于充電樁、數(shù)據中心、新能源發(fā)電和馬達等領域，這些應用場景對碳化硅器件的高效率、低損耗及高可靠性要求極高。
東芝的碳化硅MOSFET還憑借其寬控制范圍和高門檻電壓設計，在高壓應用中展現(xiàn)了出色的抗干擾性能。屈興國進一步解釋，東芝的門檻電壓（Vth）設計在3到5伏之間，能夠有效避免系統(tǒng)中的干擾脈沖對器件的誤觸發(fā)問題，這對于高壓、高速開關場合尤為關鍵。通過優(yōu)化設計，東芝的碳化硅MOSFET在可靠性和系統(tǒng)效率方面都有顯著提升。
未來，東芝計劃繼續(xù)推進8英寸碳化硅晶圓的研發(fā)，進一步降低生產成本，使碳化硅技術能夠更廣泛地應用于新能源汽車、可再生能源和工業(yè)自動化等新興市場。屈興國表示，東芝將不斷加大研發(fā)投入，開發(fā)出更具市場競爭力的碳化硅產品，推動全球能源結構的轉型與升級。
智能功率器件：提升電機驅動效率的解決方案
東芝的智能功率器件在此次展會上也備受關注。屈興國介紹，東芝為直流無刷電機開發(fā)了高度集成的智能功率模塊，該模塊集成了過流、過溫、低電壓保護功能，確保電機在各種工況下的穩(wěn)定性與安全性。這些模塊不僅簡化了設計，還提升了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。
東芝展示的MOS管采用了自感應驅動技術（SVD），有效降低了反向電流通過二極管時的損耗。在重負載情況下，東芝的MOS管能夠表現(xiàn)出更高的效率和可靠性，即使在高扭矩、高負載下，依然能夠保持較低的損耗和較高的能效。屈興國表示，這種創(chuàng)新技術使東芝的智能功率器件在工業(yè)電機驅動中展現(xiàn)了強大的市場競爭力。
此外，東芝推出了HDIP30封裝的智能功率器件產品，進一步縮小了電機驅動電路板的尺寸。這種封裝形式靈活，適應了不同客戶的應用需求，為工業(yè)和消費級市場提供了更具競爭力的解決方案。通過集成的保護功能，東芝的智能功率器件不僅提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還大幅減少了設計難度，使得更多中小型企業(yè)能夠快速部署高效的電機驅動系統(tǒng)。
屈興國還強調，隨著智能電機在工業(yè)自動化和智能家電中的應用越來越廣泛，東芝的智能功率模塊將在這些新興市場中占據重要地位。通過不斷創(chuàng)新，東芝將進一步優(yōu)化這些模塊的集成度和性能，以滿足日益增長的市場需求。
車規(guī)碳化硅，滿足800V高壓需求
在新能源汽車領域，東芝專注于功率半導體技術的研發(fā)，尤其是碳化硅技術在電動汽車主驅動系統(tǒng)中的應用。東芝推出了適用于400V的IGBT和800V平臺的碳化硅產品，屈興國解釋道，800V高壓平臺通過減少電流損耗，能夠顯著提升系統(tǒng)的可靠性和續(xù)航里程，這對于未來的電動車發(fā)展至關重要。
通過碳化硅和IGBT技術的結合，東芝為新能源汽車提供了高效、可靠的解決方案，不僅提高了車輛的性能，還增強了整車的安全性和運行穩(wěn)定性。
目前，東芝車載分立器件被廣泛應用于電子助力轉向、引擎／變速系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、車載空調系統(tǒng)等設計中。產品系列包含了功率器件、小信號器件以及光半導體器件，這些器件在確保車輛的性能和安全性方面扮演著至關重要的角色。
屈興國表示，隨著全球新能源汽車市場的快速擴展，東芝將繼續(xù)加大在車規(guī)級半導體領域的投入，尤其是在高壓平臺和碳化硅功率器件的開發(fā)上，提供更高效的電動汽車解決方案。
東芝與羅姆加深合作，加強車規(guī)半導體競爭力
在此次展會上，屈興國也向與非網記者介紹了東芝與羅姆半導體的合作。去年12月，兩家公司共同投資約27億美元，用于投資碳化硅和硅功率半導體的生產。東芝在日本中部石川縣建設了一座新的300毫米芯片工廠，計劃專注于硅功率器件的生產，而羅姆則主要擴展其位于日本南部宮崎縣的碳化硅生產線。屈興國指出，通過這一合作，東芝與羅姆將共享技術資源和生產設施，避免重復建設的內耗，提升市場供應能力。這一合作得到了日本政府的強力支持，日本經濟產業(yè)省為此提供了約1294億日元的補貼，以推動日本在全球功率半導體領域的競爭力。通過資源共享和技術協(xié)同，東芝和羅姆有望進一步鞏固其在電動汽車和可再生能源市場的領先地位，提升在功率半導體市場的份額。
