立足大功率半導體器件，東芝考慮原材料國產(chǎn)化

隨著(zhù)可再生能源經(jīng)濟性顯著(zhù)提高，對節能減排提出了更迫切的需求，功率半導體的應用領(lǐng)域已從工業(yè)控制和4C領(lǐng)域，進(jìn)入到新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等諸多市場(chǎng)。在行業(yè)價(jià)值方面，大功率半導體器件作為電力電子領(lǐng)域的核心元器件具有較高的技術(shù)含量，技術(shù)與工藝的不斷進(jìn)步，正推動(dòng)大功率半導體器件向高電壓、大電流、高頻化、模塊化的方向發(fā)展。

根據國際能源署（IEA）公布的《2019年全球能源市場(chǎng)展望》相關(guān)資料顯示，到2040年全球能源需求將增長(cháng)25%，而可再生能源的發(fā)電量到2040年將增加3倍。全球范圍內可再生能源占比高速增長(cháng)，相關(guān)設備、設施需求量也將明顯增加，近日，東芝電子（中國）有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“東芝”）在PCIM Asia 2019展會(huì )上面向電力能源方面，從風(fēng)力發(fā)電、牽引、電力輸配電和工業(yè)變頻器四大領(lǐng)域提供系統解決方案。

憑借高可靠性、高效率和小尺寸的特點(diǎn)，東芝IEGT能支持新能源、輸配電等大功率應用以及工業(yè)和牽引應用。其中，壓接式IEGT（PPI）所有電氣連接都通過(guò)壓接方式實(shí)現，單顆器件能力可實(shí)現最大4.5KV／3KA，基于PPI兩電平、十一串聯(lián)功率組件，適用于柔性直流輸電換流閥及直流斷路器。

“PPI壓接式IEGT是器件的上下管殼直接將芯片壓在一起，由于沒(méi)有引線(xiàn)鍵合，大幅增強了PPI對熱疲勞的抵抗力?！睎|芝電子（中國）有限公司分立器件應用技術(shù)部門(mén)高級經(jīng)理屈興國說(shuō)道，“功率器件的應用重點(diǎn)是器件的散熱降溫，PPI具備雙面散熱的優(yōu)勢，可同時(shí)從集電極和發(fā)射極兩側進(jìn)行冷卻，從而提高可靠性。使用陶瓷外殼封裝，在大電流的沖擊下，PPI的防爆性能相對于模塊型IGET要優(yōu)越得多?！贝送?，通過(guò)采用一個(gè)密封的陶瓷和金屬外殼，壓接式封裝具有高度的防潮性，所以可以浸入冷卻液進(jìn)行高效冷卻，從而實(shí)現散熱。

PPI三電平功率組件主要面向海上風(fēng)電項目，尤其適合大于五兆瓦的機組。由于海上風(fēng)電的安裝極為困難，因此要求高可靠性，這就更加適合選用東芝的PPI IEGT。

PPI的封裝外型類(lèi)似紐扣電池，所以可以容易實(shí)現多顆串聯(lián)。加上PPI的結構特點(diǎn)，可以確信器件的損壞將以短路模式出現。因此，在一些高可靠性的系統設計中，可以考慮冗余設計，即多串聯(lián)幾顆器件，這樣如果出現器件損壞時(shí)，也不會(huì )影響到整個(gè)系統的工作。

屈興國表示，PPI串聯(lián)方案已成功應用在國家電網(wǎng)的張北項目中。目前東芝不僅僅局限于器件的推廣，而且東芝與合作伙伴雅創(chuàng )共同開(kāi)發(fā)水冷系統，以整體系統的方案推廣到客戶(hù)，有效地縮短了客戶(hù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

面對功率半導體市場(chǎng)的激烈競爭，屈興國認為，走差異化的發(fā)展路線(xiàn)是關(guān)鍵的一環(huán)，不能一味地依靠?jì)r(jià)格去平衡，而是真正做出人家做不了的東西。