三菱电机:新品迭出,SiC战略渐行渐近

日期:2018-06-28

 
 
三菱电机携19款功率模块集体亮相PCIM 亚洲 2018展会,其中7款备受瞩目的新品在发布会上一一揭秘,吸睛无数。三菱电机半导体首席技术官Dr. Gourab Majumdar、大中国区三菱电机半导体总经理楠·真一、大中国区三菱电机半导体技术总监宋高升、大中国区三菱电机半导体市场总监钱宇峰、三菱电机捷敏功率半导体(合肥)有限公司技术服务中心总监商明、大中国区三菱电机半导体公关宣传主管闵丽豪悉数出席了新品发布会。

 
功率领域数十载,成绩斐然

六十年以来,三菱电机之所以能够一直保持行业领先地位在于持续性和创新性的研究与开发。在功率半导体最新技术发展方面,IGBT芯片技术一直在进步。
近几年,作为全球500强企业,同时也是现代功率半导体器件的开拓者,三菱电机以改善生产效率、提供高品质产品以及满足环境发展需要为目标,在自动化领域不断进行研发生产,以精雕细琢的产品匹配中国工业自动化转型升级的发展需求。
自从在1996年推出DIPIPMTM后,截止到目前,三菱电机累计出货量已超过5亿颗,一个月产能达到720万片,接下来,三菱电机还将进一步扩充产能。为了进一步巩固三菱电机功率半导体在变频家电市场的领先地位,三菱电机将依托位于合肥的功率半导体工厂和联合实验室,为中国客户提供更好、更快的支持;而在铁道牵引、电动汽车和工业新能源应用领域,三菱电机将持续性地联合国内知名大学和专业设计公司,开发本地化的基于新型功率半导体的整体解决方案。
三菱电机功率器件在变频家电、工业、新能源、轨道牵引、电动汽车、五大应用领域不断创新,新品迭出。
在变频家电领域,面向变频冰箱和风机驱动的SLIMDIP-S以及面向变频空调和洗衣机的SLIMDIP-L智能功率模块、表面贴装型IPM有助于推动变频家电实现小型化。
在工业应用方面,三菱电机第七代IGBT和第七代IPM模块,首次采用SLC封装技术,使得模块的应用寿命大幅延长。在新能源发电特别是风力发电领域,今年推出基于LV100封装的新型IGBT模块,有利于提升风电变流器的功率密度和性能价格比。
 

 
在轨道牵引应用领域,X系列HVIGBT安全工作区域度大、电流密度增加、抗湿度鲁棒性增强,有助于进一步提高牵引变流器现场运行的可靠性。而在电动汽车领域,J1系列Pin-fin模块具有封装小、内部杂散电感低的特性。
 
不断创新,新品迭出

在新品中,首次展出的表面贴装型IPM尤其亮眼,该新品适用于家用变频空调风扇、变频冰箱、变频洗碗机等电机驱动系统。三菱电机计划于9月1日开始发售此产品。
据悉,这款产品将构成三相逆变桥的RC-IGBT(反向导通IGBT)、高电压控制用IC、低电压控制用IC,以及自举二极管和自举电阻等器件集成在一个封装中。 该产品采用外型尺寸为15.2mm×27.4mm×3.3mm的表面封装型,可以通过回流焊接装置安装到印刷电路板上去。
表面贴装型IPM具有三大特性:一,通过表面贴装,使系统安装变得更容易;二,该产品通过内置控制IC以及最佳的引脚布局,在实现系统的小型化并使基板布线简化方面具有积极意义;三,而通过内置保护功能,可以帮助提高系统的设计自由度,这是第三大特性。
宋高升表示,2018年,三菱电机将在以上五大领域,强化新产品的推广和应用力度。在变频家电领域,三菱电机将在分体式变频空调和变频洗衣机中扩大和强化SLIMDIP-L的应用,在空调风扇和变频冰箱中逐步扩大SLIMDIP-S的应用,在更小功率的变频家电应用中逐步推广使用表面封装型IPM。在中低压变频器、光伏逆变器、电动大巴、储能逆变器、SVG、风力发电等应用中,三菱电机将强化第7代IGBT模块的市场拓展;而在电动乘用轿车领域,三菱电机将为客户提供电动汽车专用模块和整体解决方案;在轨道牵引领域,将最新的X系列HVIGBT的推广到高铁、动车、地铁等应用领域。
Dr. Gourab Majumdar也表示,三菱IGBT芯片目前是以第七代为主量产供应,他相信,市场大幅增长大概是2020-2022年,这是下一个工业需求比较旺盛的时期,为了迎接这个时期,三菱电机将从目前以8英寸为主,到考虑12英寸产线的投资。
 
SiC战略浮出水面,破解相应难题

发布会上,三菱电机高管谈论最多的就是SiC。Dr. Gourab Majumdar表示,SiC作为下一代功率半导体的核心技术方向,与传统Si-IGBT模块相比,SiC功率模块最主要优势是开关损耗大幅减小。对于特定逆变器应用,这种优势可以减小逆变器尺寸,提高逆变器效率及增加开关频率。
他说,目前,基于SiC功率器件逆变设备的应用领域正在不断扩大。但受制于成本因素,目前SiC功率器件市场渗透率很低,随着技术进步,碳化硅成本将快速下降,未来将是功率半导体市场主流产品。
据介绍,三菱电机从2013年开始推出第一代碳化硅功率模块,事实上,早在20多年前,三菱电机就开始了针对SiC技术的开发;2015年开始,SiC功率器件开始进入众多全新应用领域,同年,第一款基于全SiC的功率模块,并由三菱电机开发的机车牵引系统在日本新干线安装使用。其SiC功率模块产品线涵盖额定电流15A-1200A及额定电压600V-3300V,目前均可提供样品。
 

 
由于碳化硅需求量急速增长,2017年,三菱电机投资建造6英寸晶圆生产线,配合新技术来缩少芯片尺寸,目前该产线的建设正按计划推进中。
电力电子行业对功率器件的要求更多地体现在提升效率与减小尺寸功率密度方面,因此新型SiC MOSFET功率模块将获得越来越多的应用。为了满足功率器件市场对噪声低、效率高、尺寸小和重量轻的要求,三菱电机一直致力于研究和开发高技术产品。正在加紧研发新一代沟槽栅SiC MOSFET芯片技术,该技术将进一步改善短路耐量和导通电阻的关系,并计划在2020年实现新型SiC MOSFET模块的商业化。
在回答记者关于SiC驱动的问题时,Dr.Gourab Majumdar表示,如果是驱动和SiC功率元器件模块是分立的,这个驱动板可以由一些合作厂家做;如果是IPM产品,也是三菱主打的产品,智能工艺模块已经把驱动调好,IPM产品里面驱动SiC是三菱自己做,也会把产品最优点调节到最好,这是三菱电机自己的优势。
当记者问Dr.Gourab Majumdar SiC驱动板的开发难度时,他表示,实际上要把SiC应用好不止是驱动板的问题,其一碳化硅可以高频使用,高频就是反复开关,通过高速来实现低功耗或者应用范围的拓展,带来最大的问题就是噪声,这个噪声对整个板子参数管控设计的难度更高。再有就是高温,碳化硅可以超过200度,高温带来整个控制板耐高温的挑战。但他相信,驱动板或原材料抗高温其实不能说是真正的难点,有很多解决办法,所以肯定不是一个不可解决和不可逾越的问题。
Dr.Gourab Majumdar最后说,到目前为止三菱电机还是以单晶硅产品为主,为不同市场提供非常丰富的产品线供客户选择,以后三菱电机将会在碳化硅市场有更多的表现,现在是从单晶硅转换到碳化硅这个市场的一个转换期。三菱电机非常期待这个市场更快的成熟,希望在未来的市场中为客户提供更多高质量、高效率的产品。
 
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