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2021年9月9日-11日，PCIM Asia 2021在深圳國際會展中心舉辦。作為德國頂尖專業電力電子展會PCIM Europe的姐妹展，自2002年在中國首辦以來，PCIM Asia一直受到亞洲電力電子及相關應用從業者的關注。
在近日的PCIM Aisa 2021展上，《國際電子商情》記者專訪了東芝電子元件（上海）有限公司分立器件應用技術部門高級經理屈興國，一起交流了東芝的IEGT大功率器件、IEGT壓接模組子單元、碳化硅混合模塊、碳化硅MOS模塊、智能功率器件以及其它分立器件產品，此外還討論了東芝純碳化硅的開發路線，據了解，東芝最快將于今年9月量產純碳化硅產品。
20世紀90年代末，東芝基于注入增強的技術注冊了專用名稱IEGT（柵極注入增強型晶體管），可以把它理解為東芝特制的IGBT。東芝的IEGT有兩種的封裝方式，一種是PPI壓接式封裝，另一種是PMI模塊封裝。
其中，PPI壓接式通過上下銅板和鉬片，直接把芯片壓接在內部，芯片內部無引線鍵合。這種方式可做到雙面散熱，比單面散熱的傳統封裝方式可靠性更高。以采用壓接式封裝的東芝3300V和4500V電壓的IEGT為例，目前已經有多代量產產品，如：產品型號后綴為24、24A、28的是老一代產品，Tj（結溫）為125℃；產品型號后綴為31A、32的是新一代產品，Tj為150℃。
PPI壓接式封裝的IEGT可以說是東芝首創，第一代壓接式產品內部采用晶閘管晶圓。在2000年以后，東芝停止了晶閘管的產品，改用IEGT芯片來生產PPI壓接式IEGT，目前東芝主要有臺面直徑為85mm和125mm的壓接式IEGT產品。
大功率IEGT器件的最終應用，是需要將器件壓接組裝成模組，才能被客戶使用。為了能讓客戶更便捷地了解和使用器件，東芝和第三方公司合作。這次展出的IEGT壓接模組子單元，是東芝與雅創、青銅劍三方合作的產品
屈興國強調，與青銅劍的合作能助力新客戶快速測試東芝的IEGT產品。一般情況下，廠家要了解一個器件，會先測試單顆器件的性能，若性能達標則再設計相應的產品。而與青銅劍的合作可為客戶省去測試和組裝的時間。
在他看來，東芝與生態伙伴的合作相當于資源共享。“當客戶需求時，東芝找生態伙伴來做推廣，共同推出符合客戶需求的產品。這類合作是定制化的，因每一家客戶的要求不一樣，相應的產品設計會有差異化，最終出來的裝置也不一樣，不過東芝提供的器件是一樣的。”
實際上，除了雅創和青銅劍之外，東芝近年來一直在嘗試功率器件本土化。屈興國透露，早在2018年，東芝就已經在國內尋找意向客戶，現在正與國內一家大公司在談IEGT產品上的合作。“國產化是大趨勢，前幾年開始，東芝就在推廣芯片的業務，也重視中國國產化的趨勢。”
據悉，目前東芝所有的芯片都在日本國內生產，后道的封裝主要分散在日本、馬來西亞、泰國、中國。
近期馬來西亞疫情反撲，對許多半導體廠商的產能造成了影響，東芝在馬來西亞也有封裝廠，其產能是否也有受到影響？對此問題，屈興國表態稱，其實不止東芝一家，相信其他在馬來西亞設廠的半導體廠商的產能均有受影響。
值得注意的是，東芝也展出了其SiC混合模塊，該混合模塊是介于硅和碳化硅之間的產品，可稱之為混合型的IGBT。該器件采用PMI封裝方式，內部的IGBT（IEGT芯片）采用硅材料，但是二極管部分采用碳化硅材料（SiC-SBD芯片）。
屈興國解釋說，有一些應用場景對二極管要求比較高，由于碳化硅二極管的反向恢復時間比較短，其損耗可減少97%，所以采用碳化硅二極管，會讓器件散熱損耗更低。所以東芝就制作了這種混合型的器件，可幫助機車變流器縮小40%以上的體積。東芝當前SiC SBD混合模塊的產品陣容有1700V／1200A（封裝尺寸130mm140mm）以及3300V／1500A（140mm190mm）兩種。
“SiC混合模塊在日本的機車變流器上應用得比較多，在國內機車變流器上還有較大的成長空間。目前，國內機車變流器主要采用硅IGBT器件，或者預研項目嘗試純碳化硅器件。目前碳化硅良品率還很低，相比之下SiC混合模塊的性價比更高。”
舉一個通俗的例子：如果硅材料IGBT的價格為1，同樣電流、電壓等級的碳化硅器件報價可能是7或8。有很多廠商表態，當碳化硅的價格在3-5時，他們就可以嘗試接受。SiC混合模塊作為中間產品，它現在的價格大約為2-3。相對而言，SiC混合模塊具備一定的性價比優勢。
據屈興國介紹，東芝SiC混合模塊當前面臨的挑戰是——除了成本，國內機車客戶的消費習慣問題，現在大家的目光更聚焦在純碳化硅上。
東芝純碳化硅器件正逐步量產
在新能源汽車上的碳化硅應用，東芝也有自己的觀點。屈興國表示，根據電池電壓的不同，主要可分為300V-400V以及800V這兩大類。其中，普通的乘用車采用300V-400V的電池，主要使用650V或750V的IGBT，這會是硅的主流市場；而大巴車或要求更高的車采用800V的電池，則需要用到1200V的功率器件，這將會是碳化硅的主流市場。
東芝的純碳化硅產品還屬于工控產品，目前暫無車載碳化硅產品，不過已經計劃車規級純碳化硅器件。
東芝此次也帶來了純碳化硅MOS管的最新研發消息，據了解碳化硅MOSFET模塊1200V／600A雙管、1700V／400A雙管、3300V／800A雙管產品均在開發中，根據規劃3300V／800A雙管系列產品在今年5月已經有商業樣品，并將于今年9月-10月進入量產階段，首批客戶是日本國內的電力機車客戶；1700V／400A雙管產品將會第二個發布，主要應用于風電、太陽能等新能源領域；另外，1200V／600A雙管產品也大致與1700V／400A雙管同期發布，將主要應用于新能源汽車的充電樁。
屈興國還介紹了應用在汽車領域的分立器件，包括光耦、車用IGBT等產品。東芝在光耦市場已經耕耘了多年，是當前為數不多的具有車規光耦的廠家。
此外，東芝還帶來了應用在小電流場景中的IPD產品。這些產品的電流最大為5A，最小為0.7A，主要應用于200W以下直流無刷馬達的家電產品，比如空調的室內風機和室外風機。