东芝功率半导体的差异化之路

当前，随着IGBT和碳化硅（SiC）器件的工艺逐年精进，功率半导体在全球各地快速发展，这样的热潮让传统电力元件开始如IC一样引领世界科技发展，推动工业、能源、汽车等行业快速转型升级。

PCIM Asia 2019着手于电力电子产业革新，包括对电力半导体元件，如宽禁带半导体、封装技术、新型材料的开发和电路连接技术、新的电路拓扑数字监管概念等的革新。

作为全球知名的半导体元器件供应商，东芝（Toshiba）参展PCIM Asia 2019。本届PCIM Asia，东芝展台继续秉持“芯科技，智社会，创未来”的理念，向现场观众展示其面向电力能源方面提供的先进技术、产品与方案，包括东芝大功率器件IEGT（Injection Enhanced Gate Transistor）直流断路器的压接装置、三电平拓扑的PPI压接装置、大功率器件SiC混合模块、碳化硅MOS模块、分立器件产品。

东芝PCIM Asia 2019展台

其中，在IEGT方案展区，东芝展示的基于PPI（压接式IEGT）三电平、十一串联功率组件引发关注。压接式IEGT单管可实现最大4.5KV/3KA，并可以在系统应用中提供水冷板以及相应的参考设计。

PPI压接式IEGT

水冷系统

东芝电子（中国）有限公司分立器件应用技术部门高级经理屈兴国表示，PPI封装是双面散热的，属于硬压接方式的器件，通过直接将芯片压接在一起，不需要在器件内部进行引线，可靠性得到极大的提升。另外，在器件的外围采用的是陶瓷的材料，因此防爆性能得到提高，尤其适用于串联以及对可靠性要求高的应用场景。目前，在中国市场的应用主要是国家电网的输电、配电，海上风能，以及特别应用场景里面的变流器和变频器为主。

同时，屈兴国先生讲到，由于是通过上下铜板将整个器件压接在一起，需要器件承受几吨的压力，相较于传统应用铝线完成连接的器件的杂散电感更小，PPI封装器件在耐压等级、电压饱和压降这三大IGBT的硬性指标上都得到了优化。

当然，这样的全新封装方式相较于传统的模块式IGBT产品来说，其产品设计也会发生变化，很多客户在开始接触的时候并不太清楚器件该如何去应用。东芝在展台上也给出了参考方案。目前，该模块的参考设计以及驱动模块的设计都已经由东芝的合作伙伴帮助完成。

压接式IEGT参考设计

在介绍碳化硅模块时，屈兴国先生表示，当前东芝在这个应用领域更多的是提供具有一定产异化的产品。东芝展出的1700V/400A以及3300V/800A的碳化硅器件在整体功率上相较于其他参展商的产品都要高。

目前，碳化硅器件大多应用于轨道交通领域，中国市场主流是1700V，日本轨道交通领域在两年前就有应用3300V器件。东芝将在中国市场持续关注和研发更高电压的碳化硅产品，提供其他厂商没有的差异化产品。

对于电力元件而言，中国市场是一个不容忽视的市场，包括中国的汽车、轨交、工业和能源等领域对于电力元件都有极大的需求，东芝同样重视中国市场的布局。 “目前，东芝产品线最高电压是4500V，正在开发6000V的产品。同时，东芝接下来将会开发双向导通的IGBT，东芝称之为RC-IGBT，通过这样的方式进一步增强IGBT器件的电流能力。上述是东芝在中国市场的器件推广方向，” 屈兴国先生说，“在市场应用方向，东芝将专注于输配电、直流变频器、牵引、海上风电等市场。因此，东芝的新产品将做更多的定向开发，虽然产品应用看上去相差不多，但内部会做差异化的增强，提升在特定应用领域的性能参数。”