立足大功率半導(dǎo)體器件，東芝考慮原材料國產(chǎn)化

隨著可再生能源經(jīng)濟(jì)性顯著提高，對節(jié)能減排提出了更迫切的需求，功率半導(dǎo)體的應(yīng)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。在行業(yè)價(jià)值方面，大功率半導(dǎo)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(dǎo)體器件向高電壓、大電流、高頻化、模塊化的方向發(fā)展。

根據(jù)國際能源署（IEA）公布的《2019年全球能源市場展望》相關(guān)資料顯示，到2040年全球能源需求將增長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(nèi)可再生能源占比高速增長，相關(guān)設(shè)備、設(shè)施需求量也將明顯增加，近日，東芝電子（中國）有限公司（以下簡稱“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(tǒng)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(yīng)用以及工業(yè)和牽引應(yīng)用。其中，壓接式IEGT（PPI）所有電氣連接都通過壓接方式實(shí)現(xiàn)，單顆器件能力可實(shí)現(xiàn)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，由于沒有引線鍵合，大幅增強(qiáng)了PPI對熱疲勞的抵抗力。”東芝電子（中國）有限公司分立器件應(yīng)用技術(shù)部門高級經(jīng)理屈興國說道，“功率器件的應(yīng)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(cè)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(xiàn)散熱。

PPI三電平功率組件主要面向海上風(fēng)電項(xiàng)目，尤其適合大于五兆瓦的機(jī)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的封裝外型類似紐扣電池，所以可以容易實(shí)現(xiàn)多顆串聯(lián)。加上PPI的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以確信器件的損壞將以短路模式出現(xiàn)。因此，在一些高可靠性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以考慮冗余設(shè)計(jì)，即多串聯(lián)幾顆器件，這樣如果出現(xiàn)器件損壞時(shí)，也不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作。

屈興國表示，PPI串聯(lián)方案已成功應(yīng)用在國家電網(wǎng)的張北項(xiàng)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)共同開發(fā)水冷系統(tǒng)，以整體系統(tǒng)的方案推廣到客戶，有效地縮短了客戶的產(chǎn)品開發(fā)周期。

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