创新引领，从PCIM Asia 2024看东芝的功率半导体布局

2024年8月28日，东芝在PCIM Asia 2024展会上展示了多款新产品和技术。在展会期间，东芝电子元件（上海）有限公司技术部副总监屈兴国也向与非网记者详细介绍了东芝此次展示的重要产品线和技术亮点，涵盖注入增强型栅极晶体管（IEGT）、碳化硅（SiC）、智能功率器件和车规半导体等领域。

东芝电子元件（上海）有限公司技术部副总监屈兴国

助力高压、大功率领域，东芝IEGT技术的优势

东芝的IEGT技术其实可以看作一种增强型的IGBT。在此次PCIM Asia展会上，东芝展示了其IEGT（注入增强型栅极晶体管）技术，这一创新技术被广泛应用于柔性直流输配电、列车牵引、高压变频器、风力发电等领域。屈兴国指出，IEGT凭借低损耗和高耐压的特性，已成为电力电子设备的核心组件。尤其在发电、输配电和工业控制等高功率应用场景中，东芝的IEGT展现出优越的能效和稳定性。

东芝IEGT的关键创新在于注入增强结构，该结构通过提高载流子注入效率，显著降低了器件的通态电压，从而提升了能效。在此次展会中，东芝推出了最新的3300V至6500V压接式PPI封装IEGT产品，新增ST1000GXH35、ST1500GXH35A等型号，这些型号覆盖了多种电压和电流等级，满足了不同客户，不同应用的需求。

双栅极RC-IEGT也是东芝的创新亮点之一。通过分离空穴控制栅极（CG）与主栅极（MG），双栅极RC-IEGT有效减少了开关过程中的空穴累积，降低了开关损耗，提升了器件的整体性能。屈兴国表示，与传统单栅极结构相比，双栅极RC-IEGT的总功耗降低了24%，这使得其在高功率应用中具备更强的市场竞争力。

东芝还致力于IEGT技术的持续优化，以进一步扩大其在电力电子领域的应用范围。例如，在大功率变频器中，IEGT器件能够显著减少能源损耗，提高电能的转换效率。屈兴国补充道，东芝的IEGT器件在输配电系统中的表现尤为突出，特别是在高压直流输电（HVDC）和柔性直流输电（FACTS）等领域，IEGT凭借其高效的功率转换能力，得到了越来越多行业客户的认可。

PPI封装：压接技术确保高可靠性与高效散热

东芝IEGT的PPI压接式封装设计为其高温、高压环境中的应用提供了强大的支持。屈兴国解释道，PPI封装通过上下铜片将芯片物理压接在中间，确保了芯片的双面散热，显著提升了器件的散热效率和可靠性。这种设计不仅延长了IEGT器件的使用寿命，还在高温、高功率的工况下表现出极为优越的性能，特别是在风力发电、轨道交通和工业控制等应用中，具有广泛的应用前景。

东芝还与第三方开发了基于PPI封装的两电平功率组件。这套可用于新客户对器件的评估，从而缩短新客户的开发周期。

屈兴国还指出，PPI封装技术在高功率应用中展示出巨大的市场潜力。相比传统模块封装，PPI封装具备更高的热传导性能，在高温环境下具有更为出色的稳定性。因此，采用PPI封装的IEGT器件可适用于极端工况下的重工业设备，如冶金设备中的大功率电机驱动器等。通过持续的技术创新，东芝正不断推动PPI压接式封装技术的演进，为客户提供更可靠的高功率电力电子解决方案。

碳化硅技术：创新引领未来能源市场

在碳化硅领域，东芝本次展出了多个电压等级的产品，特别是2200V的碳化硅模块，在业内独树一帜。屈兴国表示，东芝的碳化硅模块通过低热阻和低杂散电感的设计，能够在高温、高压的环境下提供卓越的效率和可靠性，尤其在新能源发电和工业控制中表现突出。

东芝的第三代碳化硅MOSFET集成了肖特基势垒二极管（SBD），这种集成设计相比体二极管导通电压更低，东芝的SBD导通电压为1.1伏到1.35伏，而常规的体二极管通常为3至5伏之间，这使得东芝的碳化硅MOSFET在开关速度和效率上具备了明显优势。

此外，东芝第三代碳化硅MOSFET，由于内置了SBD，从而降低了碳化硅材料的叠层缺陷问题，确保了RDS(on)的长期稳定性，使其在高温、高压环境中能够保持良好的工作性能。
屈兴国特别指出，东芝的碳化硅产品线已广泛应用于充电桩、数据中心、新能源发电和马达等领域，这些应用场景对碳化硅器件的高效率、低损耗及高可靠性要求极高。

东芝的碳化硅MOSFET还凭借其宽控制范围和高门槛电压设计，在高压应用中展现了出色的抗干扰性能。屈兴国进一步解释，东芝的门槛电压（Vth）设计在3到5伏之间，能够有效避免系统中的干扰脉冲对器件的误触发问题，这对于高压、高速开关场合尤为关键。通过优化设计，东芝的碳化硅MOSFET在可靠性和系统效率方面都有显著提升。

未来，东芝计划继续推进8英寸碳化硅晶圆的研发，进一步降低生产成本，使碳化硅技术能够更广泛地应用于新能源汽车、可再生能源和工业自动化等新兴市场。屈兴国表示，东芝将不断加大研发投入，开发出更具市场竞争力的碳化硅产品，推动全球能源结构的转型与升级。

智能功率器件：提升电机驱动效率的解决方案

东芝的智能功率器件在此次展会上也备受关注。屈兴国介绍，东芝为直流无刷电机开发了高度集成的智能功率模块，该模块集成了过流、过温、低电压保护功能，确保电机在各种工况下的稳定性与安全性。这些模块不仅简化了设计，还提升了系统的可靠性和耐用性。

东芝展示的MOS管采用了自感应驱动技术（SVD），有效降低了反向电流通过二极管时的损耗。在重负载情况下，东芝的MOS管能够表现出更高的效率和可靠性，即使在高扭矩、高负载下，依然能够保持较低的损耗和较高的能效。屈兴国表示，这种创新技术使东芝的智能功率器件在工业电机驱动中展现了强大的市场竞争力。

此外，东芝推出了HDIP30封装的智能功率器件产品，进一步缩小了电机驱动电路板的尺寸。这种封装形式灵活，适应了不同客户的应用需求，为工业和消费级市场提供了更具竞争力的解决方案。通过集成的保护功能，东芝的智能功率器件不仅提升了系统的稳定性，还大幅减少了设计难度，使得更多中小型企业能够快速部署高效的电机驱动系统。

屈兴国还强调，随着智能电机在工业自动化和智能家电中的应用越来越广泛，东芝的智能功率模块将在这些新兴市场中占据重要地位。通过不断创新，东芝将进一步优化这些模块的集成度和性能，以满足日益增长的市场需求。

车规碳化硅，满足800V高压需求

在新能源汽车领域，东芝专注于功率半导体技术的研发，尤其是碳化硅技术在电动汽车主驱动系统中的应用。东芝推出了适用于400V的IGBT和800V平台的碳化硅产品，屈兴国解释道，800V高压平台通过减少电流损耗，能够显著提升系统的可靠性和续航里程，这对于未来的电动车发展至关重要。

通过碳化硅和IGBT技术的结合，东芝为新能源汽车提供了高效、可靠的解决方案，不仅提高了车辆的性能，还增强了整车的安全性和运行稳定性。

目前，东芝车载分立器件被广泛应用于电子助力转向、引擎／变速系统、刹车系统、车载空调系统等设计中。产品系列包含了功率器件、小信号器件以及光半导体器件，这些器件在确保车辆的性能和安全性方面扮演着至关重要的角色。

屈兴国表示，随着全球新能源汽车市场的快速扩展，东芝将继续加大在车规级半导体领域的投入，尤其是在高压平台和碳化硅功率器件的开发上，提供更高效的电动汽车解决方案。

东芝与罗姆加深合作，加强车规半导体竞争力

在此次展会上，屈兴国也向与非网记者介绍了东芝与罗姆半导体的合作。去年12月，两家公司共同投资约27亿美元，用于投资碳化硅和硅功率半导体的生产。东芝在日本中部石川县建设了一座新的300毫米芯片工厂，计划专注于硅功率器件的生产，而罗姆则主要扩展其位于日本南部宫崎县的碳化硅生产线。屈兴国指出，通过这一合作，东芝与罗姆将共享技术资源和生产设施，避免重复建设的内耗，提升市场供应能力。这一合作得到了日本政府的强力支持，日本经济产业省为此提供了约1294亿日元的补贴，以推动日本在全球功率半导体领域的竞争力。通过资源共享和技术协同，东芝和罗姆有望进一步巩固其在电动汽车和可再生能源市场的领先地位，提升在功率半导体市场的份额。

来源：与非网