半导体携变频家电用智能功率模块 SLIMDIP-ZTM、工业与新能源发电用三电平 IGBT 模块、新型 3.3kV 高压 SiC-MOSFET 模块、下一代电动汽车专用功率模块 4 款新品及其他涵盖多个电力电子应用领域的 14 款经典产品全线亮相,以行业发展和应用为导向,全面展示三菱电机功率器件的产品及技术趋势。
8 月 30 日,三菱电机同步召开了以 创新功率器件构建可持续未来 为主题的媒体发布会。三菱电机半导体大中国区总经理赤田智史、三菱电机功率器件制作所首席技术顾问 Gourab Majumdar 博士、三菱电机功率器件制作所高级技术顾问近藤晴房、三菱电机半导体大中国区市场总监陈伟雄、三菱电机半导体大中国区技术总监宋高升莅临发布会现场进行了主题演讲,并针对记者提问,就三菱电机最新产品和技术趋势、市场战略进行互动。
创立于 1921 年的三菱电机,作为一家以技术驱动发展的全球知名综合性企业,凭借强大的技术实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据重要地位。尤其在电子元器件市场,三菱电机从事开发和生产半导体已有 67 年,其半导体产品更是在变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车、模拟 / 数字通讯以及有线 / 无线通讯等领域得到了广泛的应用。
业务层面,从财报来看,三菱电机实现了稳定增长。公告显示:三菱电机 2023 财年净利润为 2139 亿日元,收入同比增长 12% 至 50036 亿日元;对于 2024 财年,三菱电机预计收入为 52000 亿日元,营业利润为 3300 亿日元,净利润为 2600 亿日元。在前段时间三菱电机召开的说明会上,三菱电机社长兼 CEO 漆间启先生着重强调了功率半导体业务是集团业务增长的主要牵引力。
展会上首次亮相的四款新品,延续了三菱电机一贯的在各个应用领域持续创新、不断迭代的精神,以前沿技术和创新产品引领变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车行业发展。
为了适应变频家电市场高可靠性、低成本、小型化等应用需求,三菱电机优化了 SLIMDIP-ZTM 内部结构,扩大了 RC-IGBT 芯片的安装面积并采用了全新的绝缘导热垫片可使热阻降低约 40%。SLIMDIP 系列封装,帮助设计者缩短开发时间帮助,实现更简单、更小型的家用电器逆变系统。
在工业与新能源行业,本次展示的这款工业与新能源发电用三电平 IGBT 模块,采用了 T 型三电平拓扑。半桥部分采用了 1200V 第 7 代 IGBT,而交流开关部分采用了 650V 第 7 代 IGBT。这款三电平模块具有 200A 和 400A 两个电流规格。优化的封装设计使得该模块可以通过不同的数量并联实现变流器的灵活功率配置,简化电路设计。
在轨道牵引行业,继 3.3kV/185A、3.3kV/375A 和 3.3kV/750A 全碳化硅模块之后,三菱电机新开发了一款集成 SBD 的 SiC-MOSFET 模块,其规格为 3.3kV/800A,它将有助于为铁路、电力系统及大型工业变流系统提供更大功率密度、更高效率和可靠性。
在封装结构和形式上,这款 SiC MOSFET 模块采用集成 SBD 的 SiC MOSFET 和优化的封装结构,与公司现有的硅功率模块相比,开关损耗降低了 91%,与现有 3.3kV/750A 全 SiC 功率模块相比降低了 66%。从而降低了变流器功率损耗,并有助于提高输出功率和效率,有效减少碳排放。此外,该款 SiC MOSFET 模块采用了 LV100 封装形式,可以通过不同的数量并联实现变流器的灵活功率配置,简化电路设计。
在电动汽车行业,三菱电机正在开发下一代电动汽车专用功率模块。该系列模块拥有 1300V 和 750V 两个电压等级,分别采用 SiC MOSFET 和 RC-IGBT 芯片技术。该系列模块采用三菱电机擅长的压注模工艺。在保证可靠性的同时,大大提升生产效率。
今年市场情形严峻,遇冷的大环境逼着企业纷纷 刀刃向内 ,削减冗余,控制成本,甚至无奈大幅裁员。相比市场大多数企业,三菱电机半导体呈现出难得的利好态势:在功率半导体扩产和技术布局方面接连传来重磅消息,并确定了以碳化硅为业务增长关键的核心战略——继续研发车载产品、加速研发新一代产品、扩大全球销售。
扩产方面,2023 年 3 月,三菱电机宣布,将在截至 2026 年 3 月的五年内将之前宣布的计划翻一番,达到约 2600 亿日元,主要用于建设新的晶圆厂,以增加碳化硅 ( SiC ) 功率半导体的生产。
具体而言,三菱电机计划在 2026 年 4 月开始稼动位于日本熊本县菊池市(泗水)的碳化硅 8 英寸晶圆的新工厂。此外,还计划对碳化硅 6 英寸晶圆工厂(位于日本熊本县合志市)进行扩产,到 2026 年,碳化硅产能预计会扩大至现在的 5 倍左右。三菱电机半导体大中国区总经理赤田智史透露,预计到 2030 年,三菱电机 SiC 功率模块营收占比将会提升到 30% 以上。
市场方面,作为三菱电机的核心优势产品,三菱电机自 1994 年以来一直在研发 SiC 相关技术及模块,并在全球率先将其安装在变频空调和高速列车中。截止到 2022 年底,在全球有超过 2 千 6 百万辆汽车的电驱系统使用了三菱电机的硅基和碳化硅基车载功率器件。
据悉,在功率模块领域,三菱电机在全球市占率中排名领先。其中,消费类电子用智能功率模块(Intelligent Power Module)市占率全球第一,轨道牵引用全碳化硅功率模块市占率也是全球第一。赤田智史进一步提到,三菱电机会把业务增长重点放在新能源汽车领域和消费电子领域,同时保持工业、可再生能源和铁路牵引领域等应用的资源投放。
技术方面,三菱电机拥有多种尖端技术,如在外延、工艺等方面的高质量化合物半导体技术、利用自主研发沟槽 ( Trench ) 结构 SiC-MOSFET 所实现的低功耗芯片技术、业界顶尖的小型化与轻量化模块技术等。三菱电机功率器件制作所首席技术顾问 Gourab Majumdar 博士也在发布会上就三菱电机的技术进展做了充分的补充,包括硅基和碳化硅基两个方面。
以硅基芯片为例,三菱电机研发的硅基 IGBT 芯片从第 3 代 IGBT 到现在第 7 代 IGBT,面积越来越小,每一代 IGBT 的损耗也在不断降低。当前,三菱电机已经推出采用更精细结构概念、更新工艺技术的新型 RC-IGBT 芯片。据悉,新一代 RC-IGBT 芯片可以改善散热,以减少热阻 , 其损耗也比传统的 RC-IGBT 降低了 50% 左右。
为了进一步强化技术优势,整合优势技术资源,2023 年 7 月,三菱电机宣布,已入股 Novel Crystal Technology, Inc.。在以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体逐渐进入产业化并加速放量的阶段,三菱电机为抢占技术先机按下了快捷键。
三菱电机期望通过将其在低能量损耗、高可靠性功率半导体的设计和制造方面的专业知识与 Novel Crystal Technology 在镓生产方面的专业知识相结合,加速其卓越节能氧化镓功率半导体的开发。
三菱电机功率器件制作所高级技术顾问近藤晴房表示,碳化硅功率模块的商业化应用已超过十年时间,现在是时候导入新型的宽禁带材料。事实上,若干年前,三菱电机就已经展开氧化镓技术的研究,作为新型半导体材料,氧化镓肯定会面临很多技术挑战,但三菱电机接下来会努力基于氧化镓的功率芯片和功率器件技术研究。
展望未来,赤田智史表示,三菱电机将会继续开发适用于工业、可再生能源和铁路牵引应用领域的创新产品,这是我们业务的基础。在此基础上,我们将会投入更多资源在新能源汽车和家电应用领域,实现业务高速增长。
在晶圆技术方面,我们将会集中精力开发 8 英寸的 SiC 芯片和 12 英寸的 Si 芯片。秉承着更高附加值、更高规格的产品研发理念以及小型化的产品设计理念。以高应用灵活性、高可靠性、高效率的产品持续帮助客户解决生产和应用上的问题,同时,依托全球顶级客户群的规模优势降低成本,通过为诸多领域提供优势碳化硅模块积累的丰富经验,为各行各业实现绿色转型做出贡献。 赤田智史最后强调。
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