戰略新變革：三菱電機為功率半導體按下“加速鍵”

  ICC訊 2023年8月29日，PCIM Asia 上海國際電力元件、可再生能源管理展覽會(huì )在上海新國際博覽中心隆重揭幕，展會(huì )持續時(shí)間為3天。作為亞洲領(lǐng)先的電力電子展會(huì )，展會(huì )聚集了一眾業(yè)界翹楚，探索行業(yè)最新趨勢和創(chuàng )新發(fā)展之路。

  作為本屆展會(huì )的贊助商，三菱電機半導體攜變頻家電用智能功率模塊SLIMDIP-ZTM、工業(yè)與新能源發(fā)電用三電平IGBT模塊、新型3.3kV高壓SiC-MOSFET模塊、下一代電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)用功率模塊4款新品及其他涵蓋多個(gè)電力電子應用領(lǐng)域的14款經(jīng)典產(chǎn)品全線(xiàn)亮相，以行業(yè)發(fā)展和應用為導向，全面展示三菱電機功率器件的產(chǎn)品及技術(shù)趨勢。

(發(fā)布會(huì )現場(chǎng)照片)

  8月30日，三菱電機同步召開(kāi)了以“創(chuàng )新功率器件構建可持續未來(lái)”為主題的媒體發(fā)布會(huì )。三菱電機半導體大中國區總經(jīng)理赤田智史、三菱電機功率器件制作所首席技術(shù)顧問(wèn)Gourab Majumdar 博士、三菱電機功率器件制作所高級技術(shù)顧問(wèn)近藤晴房、三菱電機半導體大中國區市場(chǎng)總監陳偉雄、三菱電機半導體大中國區技術(shù)總監宋高升蒞臨發(fā)布會(huì )現場(chǎng)進(jìn)行了主題演講，并針對記者提問(wèn)，就三菱電機最新產(chǎn)品和技術(shù)趨勢、市場(chǎng)戰略進(jìn)行互動(dòng)。

(發(fā)布會(huì )上答記者問(wèn))

  創(chuàng )立于1921年的三菱電機，作為一家以技術(shù)驅動(dòng)發(fā)展的全球知名綜合性企業(yè)，憑借強大的技術(shù)實(shí)力和良好的企業(yè)信譽(yù)在全球的電力設備、通信設備、工業(yè)自動(dòng)化、電子元器件、家電等市場(chǎng)占據重要地位。尤其在電子元器件市場(chǎng)，三菱電機從事開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)半導體已有67年，其半導體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動(dòng)汽車(chē)、模擬/數字通訊以及有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

  業(yè)務(wù)層面，從財報來(lái)看，三菱電機實(shí)現了穩定增長(cháng)。公告顯示：三菱電機2023財年凈利潤為2139億日元，收入同比增長(cháng)12%至50036億日元;對于2024財年，三菱電機預計收入為52000億日元，營(yíng)業(yè)利潤為3300億日元，凈利潤為2600億日元。在前段時(shí)間三菱電機召開(kāi)的投資說(shuō)明會(huì )上，三菱電機社長(cháng)兼CEO漆間啟先生著(zhù)重強調了功率半導體業(yè)務(wù)是集團業(yè)務(wù)增長(cháng)的主要牽引力。

  用創(chuàng )新產(chǎn)品持續引領(lǐng)行業(yè)方向

  展會(huì )上首次亮相的四款新品，延續了三菱電機一貫的在各個(gè)應用領(lǐng)域持續創(chuàng )新、不斷迭代的精神，以前沿技術(shù)和創(chuàng )新產(chǎn)品引領(lǐng)變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展。

(三菱電機亮相2023PCMI)

  在變頻家電行業(yè)，繼SLIMDIP-STM、SLIMDIP-MTM、 SLIMDIP-WTM、 SLIMDIP-LTM、SLIMDIP-XTM之后，SLIMDIPTM封裝系列又添新成員SLIMDIP-ZTM。SLIMDIP-ZTM具有30A的高額定電流，主要應用于3匹變頻空調系統。

  為了適應變頻家電市場(chǎng)高可靠性、低成本、小型化等應用需求，三菱電機優(yōu)化了SLIMDIP-ZTM內部結構，擴大了RC-IGBT芯片的安裝面積并采用了全新的絕緣導熱墊片可使熱阻降低約40%。SLIMDIP系列封裝，幫助設計者縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間幫助，實(shí)現更簡(jiǎn)單、更小型的家用電器逆變系統。

(變頻家電用智能功率模塊SLIMDIP-ZTM)

  在工業(yè)與新能源行業(yè)，本次展示的這款工業(yè)與新能源發(fā)電用三電平IGBT模塊，采用了T型三電平拓撲。半橋部分采用了1200V第7代IGBT，而交流開(kāi)關(guān)部分采用了650V第7代IGBT。這款三電平模塊具有200A和400A兩個(gè)電流規格。優(yōu)化的封裝設計使得該模塊可以通過(guò)不同的數量并聯(lián)實(shí)現變流器的靈活功率配置，簡(jiǎn)化電路設計。

  在軌道牽引行業(yè)，繼3.3kV/185A、3.3kV/375A和3.3kV/750A全碳化硅模塊之后，三菱電機新開(kāi)發(fā)了一款集成SBD的SiC-MOSFET模塊，其規格為3.3kV/800A，它將有助于為鐵路、電力系統及大型工業(yè)變流系統提供更大功率密度、更高效率和可靠性。

  在封裝結構和形式上，這款SiC MOSFET模塊采用集成SBD的SiC MOSFET和優(yōu)化的封裝結構，與公司現有的硅功率模塊相比，開(kāi)關(guān)損耗降低了91%，與現有3.3kV/750A全SiC功率模塊相比降低了66%。從而降低了變流器功率損耗，并有助于提高輸出功率和效率，有效減少碳排放。此外，該款SiC MOSFET模塊采用了LV100封裝形式，可以通過(guò)不同的數量并聯(lián)實(shí)現變流器的靈活功率配置，簡(jiǎn)化電路設計。

(新型3.3kV高壓SiC-MOSFET模塊)

  在電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)，三菱電機正在開(kāi)發(fā)下一代電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)用功率模塊。該系列模塊擁有1300V和750V兩個(gè)電壓等級，分別采用SiC MOSFET和RC-IGBT芯片技術(shù)。該系列模塊采用三菱電機擅長(cháng)的壓注模工藝。在保證可靠性的同時(shí)，大大提升生產(chǎn)效率。

  按下功率半導體“加速鍵”

  今年市場(chǎng)情形嚴峻，遇冷的大環(huán)境逼著(zhù)企業(yè)紛紛“刀刃向內”，削減冗余，控制成本，甚至無(wú)奈大幅裁員。相比市場(chǎng)大多數企業(yè)，三菱電機半導體呈現出難得的利好態(tài)勢：在功率半導體投資擴產(chǎn)和技術(shù)布局方面接連傳來(lái)重磅消息，并確定了以碳化硅為業(yè)務(wù)增長(cháng)關(guān)鍵的核心戰略——繼續研發(fā)車(chē)載產(chǎn)品、加速研發(fā)新一代產(chǎn)品、擴大全球銷(xiāo)售。

  擴產(chǎn)方面，2023年3月，三菱電機宣布，將在截至2026 年 3 月的五年內將之前宣布的投資計劃翻一番，達到約 2600 億日元，主要用于建設新的晶圓廠(chǎng)，以增加碳化硅 (SiC) 功率半導體的生產(chǎn)。

  具體而言，三菱電機計劃在2026年4月開(kāi)始稼動(dòng)位于日本熊本縣菊池市(泗水)的碳化硅8英寸晶圓的新工廠(chǎng)。此外，還計劃對碳化硅6英寸晶圓工廠(chǎng)(位于日本熊本縣合志市)進(jìn)行擴產(chǎn)，到2026年，碳化硅產(chǎn)能預計會(huì )擴大至現在的5倍左右。三菱電機半導體大中國區總經(jīng)理赤田智史透露，預計到2030年，三菱電機SiC功率模塊營(yíng)收占比將會(huì )提升到30%以上。

  市場(chǎng)方面，作為三菱電機的核心優(yōu)勢產(chǎn)品，三菱電機自1994年以來(lái)一直在研發(fā)SiC相關(guān)技術(shù)及模塊，并在全球率先將其安裝在變頻空調和高速列車(chē)中。截止到2022年底，在全球有超過(guò)2千6百萬(wàn)輛汽車(chē)的電驅系統使用了三菱電機的硅基和碳化硅基車(chē)載功率器件。

  據悉，在功率模塊領(lǐng)域，三菱電機在全球市占率中排名領(lǐng)先。其中，消費類(lèi)電子用智能功率模塊(Intelligent Power Module)市占率全球第一，軌道牽引用全碳化硅功率模塊市占率也是全球第一。赤田智史進(jìn)一步提到，三菱電機會(huì )把業(yè)務(wù)增長(cháng)重點(diǎn)放在新能源汽車(chē)領(lǐng)域和消費電子領(lǐng)域，同時(shí)保持工業(yè)、可再生能源和鐵路牽引領(lǐng)域等應用的資源投放。

  技術(shù)方面，三菱電機擁有多種尖端技術(shù)，如在外延、工藝等方面的高質(zhì)量化合物半導體技術(shù)、利用自主研發(fā)溝槽(Trench)結構SiC-MOSFET所實(shí)現的低功耗芯片技術(shù)、業(yè)界頂尖的小型化與輕量化模塊技術(shù)等。三菱電機功率器件制作所首席技術(shù)顧問(wèn)Gourab Majumdar 博士也在發(fā)布會(huì )上就三菱電機的技術(shù)進(jìn)展做了充分的補充，包括硅基和碳化硅基兩個(gè)方面。

  以硅基芯片為例，三菱電機研發(fā)的硅基IGBT芯片從第3代IGBT到現在第7代IGBT，面積越來(lái)越小，每一代IGBT的損耗也在不斷降低。當前，三菱電機已經(jīng)推出采用更精細結構概念、更新工藝技術(shù)的新型RC-IGBT芯片。據悉，新一代RC-IGBT芯片可以改善散熱，以減少熱阻,其損耗也比傳統的RC-IGBT降低了50%左右。

  為了進(jìn)一步強化技術(shù)優(yōu)勢，整合優(yōu)勢技術(shù)資源，2023年7月，三菱電機宣布，已入股Novel Crystal Technology, Inc.。在以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導體逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化并加速放量的階段，三菱電機為搶占技術(shù)先機按下了“快捷鍵”。

  三菱電機期望通過(guò)將其在低能量損耗、高可靠性功率半導體的設計和制造方面的專(zhuān)業(yè)知識與Novel Crystal Technology在鎵生產(chǎn)方面的專(zhuān)業(yè)知識相結合，加速其卓越節能氧化鎵功率半導體的開(kāi)發(fā)。

  三菱電機功率器件制作所高級技術(shù)顧問(wèn)近藤晴房表示，碳化硅功率模塊的商業(yè)化應用已超過(guò)十年時(shí)間，現在是時(shí)候導入新型的寬禁帶材料。事實(shí)上，若干年前，三菱電機就已經(jīng)展開(kāi)氧化鎵技術(shù)的研究，作為新型半導體材料，氧化鎵肯定會(huì )面臨很多技術(shù)挑戰，但三菱電機接下來(lái)會(huì )努力基于氧化鎵的功率芯片和功率器件技術(shù)研究。

  展望未來(lái)，赤田智史表示，三菱電機將會(huì )繼續開(kāi)發(fā)適用于工業(yè)、可再生能源和鐵路牽引應用領(lǐng)域的創(chuàng )新產(chǎn)品，這是我們業(yè)務(wù)的基礎。在此基礎上，我們將會(huì )投入更多資源在新能源汽車(chē)和家電應用領(lǐng)域，實(shí)現業(yè)務(wù)高速增長(cháng)。

  “在晶圓技術(shù)方面，我們將會(huì )集中精力開(kāi)發(fā)8英寸的SiC芯片和12英寸的Si芯片。秉承著(zhù)更高附加值、更高規格的產(chǎn)品研發(fā)理念以及小型化的產(chǎn)品設計理念。以高應用靈活性、高可靠性、高效率的產(chǎn)品持續幫助客戶(hù)解決生產(chǎn)和應用上的問(wèn)題，同時(shí)，依托全球頂級客戶(hù)群的規模優(yōu)勢降低成本，通過(guò)為諸多領(lǐng)域提供優(yōu)勢碳化硅模塊積累的豐富經(jīng)驗，為各行各業(yè)實(shí)現綠色轉型做出貢獻?！背嗵镏鞘纷詈髲娬{。