厚积薄发！东芝在PCIM上放了这些“大招”

功率器件是控制和降低汽车、工业及其他电气设备功耗的重要部件，电动汽车、工厂自动化和可再生能源领域的增长将继续推动功率器件的需求增长。根据IHS Markit数据统计，全球功率半导体市场规模预计至2021年将增长至441亿美元，年化增速为4.1%。目前，全球的功率半导体器件主要由欧洲、美国、日本三个国家及地区提供，大约占据了全球60%的市场份额。

日本在发展功率半导体方面一直不遗余力。9月9日-11日，全球知名的半导体元器件供应商东芝（Toshiba）携带特色产品及方案重磅亮相“PCIM Asia 2021”。

IEGT独特优势，让客户少走弯路

一直以来，东芝在全球分立器件市场上保持着领先地位，并将进一步大力发展功率器件、光电器件及小信号器件。东芝在此次活动中展出的大功率器件IEGT和碳化硅MOS模块，引来了众多观众驻足咨询交流。

东芝电子元件（上海）有限公司分立器件应用技术部门高级经理屈兴国介绍，传统的IGBT结构所产生的阻断电压，会因发射极侧N基区的电阻造成较高的导通损坏，东芝展示了大功率器件IEGT（栅极注入增强型晶体管），尤其是基于PPI压接式封装的产品，具备四大优势：

高可靠性来自于双面散热、内部芯片无引线键合；

短路失效模式，便于多颗器件的串联应用；

陶瓷外壳封装的高防爆性能；

驱动方式与目前的IGBT相同。

目前，东芝IEGT的PPI封装包括85mm、125mm两种。屈兴国强调：“每个封装里面都由多颗芯片组成的，并不是整个晶圆，分别由21颗小芯片和42颗小芯片所组成，所以在同一封装内对每颗芯片的一致性要求很高。”

而相较于传统的IGBT，很多客户对于IEGT产品可能还不熟悉。东芝合作驱动公司青铜剑，为该器件匹配专用驱动的电路，大大缩短了新客户的开发周期，让客户“少走弯路”。

针对中国市场的庞大需求，东芝早已积极布局，其IEGT产品主要用于输配电、大功率变频器、风电，以及轨道交通牵引等方面。

紧随SiC趋势，不断推陈出新

碳化硅（SiC）等第三代半导体材料正凭借其优越的性能和巨大的市场潜力，成为全球半导体市场的焦点。相比于传统的硅（Si）MOSFET和IGBT产品，基于全新碳化硅材料的功率MOSFET具有耐高压，开关速度高，损耗小等特点。除适合产品的小型化外，同时也可极大地降低功率损耗。

东芝也在SiC相关技术的探索上不遗余力。东芝此次展出了纯SiC模块方案1700V／400A双管和3300V／800A双管，计划在2021年陆续推出。 

目前，由于纯SiC模块方案的成本太高，所以东芝也推出了SiC 二极管和IGBT组成的混合型IEGT，屈兴国举例道：“在一些特殊应用场景中，例如电力机车应用中，在二极管上的损耗很大，会导致器件严重发热。而由SiC材料所制成的二极管，反向恢复时间几乎为0，所以其二极管的损耗大大降低，因此，这样的产品在散热性能上很有优势。”屈兴国补充说明，使用这种产品设计的变流器，可以使变流器体积缩小40％左右。

8英寸紧缺，12英寸晶圆接棒

随着功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电、5G等诸多市场，叠加下游需求持续高增。自2020年下半年以来，全球半导体陷入供应链紧张的困境，功率器件也卷入这场缺货潮中。

屈兴国认为，近期功率器件缺货的问题来自2方面，首先来自于半导体市场需求的增长，其次归咎于8英寸晶圆产能问题，目前很多厂商都在投资12英寸晶圆厂，而8英寸产能并没有得到有效扩产，并且8英寸的技术并不能够直接转移到12英寸上。但是，12英寸终将取代8英寸晶圆。

对此，东芝快速调整战略布局确保产能，与全球供应商一同应对这场挑战。东芝官网显示，3月10日，东芝发布功率器件业务重大投资消息，表示准备开工建设300mm晶圆制造厂。据其披露，东芝将在日本石川县加贺东芝电子公司新建一条300mm晶圆生产线，以提高功率半导体生产能力，该生产线计划于2023年上半年开始量产。

此前，东芝已通过扩大加贺东芝子公司200mm生产线的生产能力来满足需求。该公司将在目前容纳200mm生产线的同一地点建筑物中建造新的300mm生产线，新生产线将用于制造MOSFET和IGBT，以提高MOSFET和IGBT的生产能力。

写在最后

今天的东芝正走在转型之路上，面向的应用市场从传统的家电市场，转向工业控制与新能源车载两大领域。即使路上面临多重挑战，我们期待这场“华丽变身”。