立足大功率半導體器件，東芝考慮原材料國產化

隨著可再生能源經濟性顯著提高，對節能減排提出了更迫切的需求，功率半導體的應用領域已從工業控制和4C領域，進入到新能源、軌道交通、智能電網等諸多市場。在行業價值方面，大功率半導體器件作為電力電子領域的核心元器件具有較高的技術含量，技術與工藝的不斷進步，正推動大功率半導體器件向高電壓、大電流、高頻化、模塊化的方向發展。

根據國際能源署（IEA）公布的《2019年全球能源市場展望》相關資料顯示，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，相關設備、設施需求量也將明顯增加，近日，東芝電子（中國）有限公司（以下簡稱“東芝”）在PCIM Asia 2019展會上面向電力能源方面，從風力發電、牽引、電力輸配電和工業變頻器四大領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，東芝IEGT能支持新能源、輸配電等大功率應用以及工業和牽引應用。其中，壓接式IEGT（PPI）所有電氣連接都通過壓接方式實現，單顆器件能力可實現最大4.5KV／3KA，基于PPI兩電平、十一串聯功率組件，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用技術部門高級經理屈興國說道，“功率器件的應用重點是器件的散熱降溫，PPI具備雙面散熱的優勢，可同時從集電極和發射極兩側進行冷卻，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要優越得多。”此外，通過采用一個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行高效冷卻，從而實現散熱。

PPI三電平功率組件主要面向海上風電項目，尤其適合大于五兆瓦的機組。由于海上風電的安裝極為困難，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，所以可以容易實現多顆串聯。加上PPI的結構特點，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，即多串聯幾顆器件，這樣如果出現器件損壞時，也不會影響到整個系統的工作。

屈興國表示，PPI串聯方案已成功應用在國家電網的張北項目中。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共同開發水冷系統，以整體系統的方案推廣到客戶，有效地縮短了客戶的產品開發周期。

面對功率半導體市場的激烈競爭，屈興國認為，走差異化的發展路線是關鍵的一環，不能一味地依靠價格去平衡，而是真正做出人家做不了的東西。