三菱電機(jī)公司的出席人員：

三菱電機(jī)功率半導(dǎo)體制作所的總工程師佐藤克己先生

三菱電機(jī)機(jī)電上海有限公司總經(jīng)理谷口豐聰先生

三菱電機(jī)大中國區(qū)半導(dǎo)體總經(jīng)理四個所大亮先生

三菱電機(jī)大中國區(qū)半導(dǎo)體市場總監(jiān)錢宇峰先生

 

功率器件的發(fā)展進(jìn)程（佐藤克己先生介紹）

       三菱電機(jī)（www.MitsubishiElectric-mesh.com）功率半導(dǎo)體為了滿足中國市場各方面的需求，在中國建有生產(chǎn)工廠，在全國各地10個地方有銷售中心。

 

IGBT芯片發(fā)展進(jìn)程   

       IGBT芯片始于19世紀(jì)80年代中期，30年以來，就FOM（優(yōu)點指數(shù)）來說，今日的IGBT芯片比第一代的性能提升了20倍左右，其中改良技術(shù)包括：精細(xì)化加工工藝、柵式IGBT的開發(fā)（如CSTBT^TM），以及薄晶圓的開發(fā)等等。IGBT芯片已經(jīng)踏入第7代，還將朝第8代邁進(jìn)。

   隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，功耗越來越低，尺寸越來越小。從80年代中期至今，芯片尺寸只是原來的四分之一。

 

第7代IGBT芯片降低功耗

       第7代IGBT芯片十分薄，功耗得以降低，但變薄后耐壓特性會變差，所以要適度逐層調(diào)整，才能使之更耐用和更有效。第7代IGBT芯片涵蓋的電壓等級有600V、1200V和1700V。 在晶圓尺寸方面，從2000年開始的5英寸，發(fā)展至今日的8英寸，較薄達(dá)到50微米。晶圓還會繼續(xù)朝12英寸發(fā)展，令產(chǎn)品變得更薄，電阻更低。

功率器件的封裝技術(shù)決定其散熱性能。為了保護(hù)裸晶圓不受外界干擾，所有IGBT及IPM模塊都要封裝起來，甚至把功能集成起來，這樣使用起來更方便及安全，也縮短客戶產(chǎn)品開發(fā)周期。在較新一代的封裝技術(shù)中，采用針型散熱器，結(jié)合到銅基板或鋁基板上，系統(tǒng)將更小型化。

    根據(jù)IGBT電流容量和市場需求，功率器件分成四大類，包括用于家電變頻器的小功率器件，用于工業(yè)的較大功率器件，應(yīng)用在電動汽車的中功率器件，用于電力和牽引的大功率器件。今后將朝高電流密度、小型化封裝及低損耗方向前進(jìn)。      

       三菱電機(jī)第7代IGBT模塊，功耗降低了約15%-20%，分NX（通用）系列和STD（標(biāo)準(zhǔn)）系列兩種封裝，取消了絕緣基板，提高了散熱性，使產(chǎn)品變得更輕，效率提升了35%。三菱電機(jī)更在產(chǎn)品上預(yù)涂導(dǎo)熱材料（TIM），簡化了客戶的生產(chǎn)工序。NX系列的分針型管腳或焊接管腳。為了降低反復(fù)開關(guān)造成的噪音，三菱電機(jī)增強(qiáng)了通過柵極電阻調(diào)節(jié)dv/dt的可控性。

 

新產(chǎn)品發(fā)展

    在產(chǎn)品發(fā)展上，三菱電機(jī)立足于降低產(chǎn)品的重量和尺寸，以及提升性能降低損耗，并較終達(dá)到降低成本。現(xiàn)時集中發(fā)展第7代IGBT模塊、混合碳化硅模塊、工業(yè)用DIPIPM^TM，還有新的IPM系列，包括增強(qiáng)L1系列及新的G系列。

       針對鐵路牽引市場，三菱電機(jī)將發(fā)展S系列和X系列的HVIGBT，采用新一代的IGBT芯片技術(shù)，功耗降低20%。針對HVIGBT，目前主流仍是單晶硅模塊，但已推出一些混合碳化硅模塊，損耗降低30%。將來若采用正在開發(fā)的全碳化硅模塊，損耗可降低70%。

對于電動汽車市場，三菱電機(jī)推出了J1系列專用IGBT模塊。這是個六合一的IGBT模塊，采用了第7代IGBT芯片。這個產(chǎn)品采用針腳（Pin-fin）型鋁散熱器，方便和水冷系統(tǒng)結(jié)合，比以前銅散熱器輕；同時也采用了直接主端子綁定（DLB）技術(shù)，使鍵合線壽命提高了3倍；同時產(chǎn)品重量降低了30%，損耗也相應(yīng)降低了。

       在高端變頻器和伺服驅(qū)動器應(yīng)用上，三菱電機(jī)推出的G系列IPM（智能功率模塊），進(jìn)一步提高了產(chǎn)品集成度。內(nèi)置自舉電路、限流電阻和限流二極管，將三相逆變橋用的六個開關(guān)器件集成到小封裝里，進(jìn)一步簡化了外圍電路，并可通過管腳輸出線性電壓值，以實時監(jiān)控模塊溫度。

在工業(yè)應(yīng)用上，DIPIPM^TM有兩大新產(chǎn)品，第一個是第6代超小型產(chǎn)品，采用第7代IGBT芯片，跟老芯片相比，在同樣的導(dǎo)通電壓下，電流可以提升20%。第二個是針對工業(yè)市場的小型DIPIPM^TM，絕緣耐壓為2500V，集成了IGBT和續(xù)流二極管等較主要的器件，在內(nèi)部IC上設(shè)置了溫度傳感器，并輸出正比于溫度的線性電壓，使用更安全。

針對家電應(yīng)用的小功率DIPIPM^TM有三種封裝：超小型、小型及大型，額定電壓為600V，額定電流覆蓋5A至75A。對于工業(yè)市場，分小型和大型DIPIPM^TM，電流范圍也是5A到75A。自去年將電流密度加大后，在原來30A封裝以上，增加了50A的。在1200V耐壓產(chǎn)品中，有小型封裝產(chǎn)品，包括5A、10A這些小功率的。

    在新能源領(lǐng)域的太陽能應(yīng)用上，將在小型化低功耗器件中，引入混合碳化硅產(chǎn)品。針對兆瓦級的風(fēng)能和太陽能發(fā)電，將有兩個系列產(chǎn)品，絕緣耐壓值不同，1700V以下使用New-MPD，3300V以上采用HVIGBT。此外，還有適合三電平逆變器用的新型四合一IGBT模塊，特別適合太陽能發(fā)電，能實現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)換效率。

整體來說，三菱電機(jī)已開始引入混合碳化硅產(chǎn)品，即IGBT芯片用傳統(tǒng)單晶硅，續(xù)流二極管用碳化硅，恢復(fù)特性特別好，開關(guān)頻率越高，節(jié)能效果更好。在30kHz開關(guān)的應(yīng)用條件下，混合碳化硅產(chǎn)品的功耗可以降低50%，非常適合應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備，如核磁共振和CT彩超等應(yīng)用中。

    三菱電機(jī)展望功率模塊技術(shù)的發(fā)展方向，歸結(jié)為三點：一是芯片薄，能降低功耗；二是封裝散熱性好，包括能承受更高的溫度或提升電流密度，以拓展產(chǎn)品覆蓋面；三是集成度高，如嵌入驅(qū)動電路，以提高使用可靠性。三菱電機(jī)將把以上三者有機(jī)結(jié)合起來，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)不同的新產(chǎn)品。

  

功率半導(dǎo)體的市場情況（錢宇峰先生主講）

       三菱電機(jī)作為全球性國際化的公司，肩負(fù)著強(qiáng)烈的社會責(zé)任感，為創(chuàng)建低碳環(huán)保可持續(xù)發(fā)展的和諧社會而不斷努力。

    三菱電機(jī)的功率模塊產(chǎn)品線很全，按功率等級看，電流從幾安倍到幾千安倍，耐壓從幾百伏到近萬伏，包括小功率的DIPIPM^TM，中功率的IGBT/IPM產(chǎn)品，以及大功率的HVIGBT產(chǎn)品等等。三菱電機(jī)功率模塊應(yīng)用廣泛，在消費類產(chǎn)品、工控行業(yè)、運動控制、新能源的光伏風(fēng)電、電動汽車和新干線、地鐵等領(lǐng)域中都能發(fā)現(xiàn)它的身影。

    三菱電機(jī)功率模塊在中國市場上，2008年受金融危機(jī)的影響，銷售額并不是很大， 2009年后，由于中國政府的4萬億投資，包括基礎(chǔ)建設(shè)的大力投入，新能源新能效的補(bǔ)貼政策，家電下鄉(xiāng)，汽車下鄉(xiāng)等各方面的政策驅(qū)動下，使2010年的銷售額與2009年相比翻了一番，并在2011年，使整個功率模塊在中國的銷售達(dá)到一個新的頂峰。

但是在2012年，三菱電機(jī)功率模塊在中國的銷售額有了一個較大的下滑，主要是電力牽引領(lǐng)域，受2011年的溫州7.23事故的影響，當(dāng)時的鐵道部對電力機(jī)車包括高鐵領(lǐng)域進(jìn)行了大規(guī)模的整頓以提高質(zhì)量管理和監(jiān)控；在風(fēng)電領(lǐng)域，同樣由于LVRT（低電壓穿越）的缺失導(dǎo)致的大面積電網(wǎng)脫線，使各家風(fēng)電廠花了差不多9個月對現(xiàn)有的裝機(jī)進(jìn)行功能補(bǔ)足；同時伴隨著國家樂觀謹(jǐn)慎的經(jīng)濟(jì)調(diào)控政策，銷售出現(xiàn)了25%的下滑，一直到2013年才有所恢復(fù)和提升。

根據(jù)新一屆政府的經(jīng)濟(jì)政策，三菱電機(jī)也把功率模塊每年在中國市場的增長，設(shè)定在與中國GDP未來幾年增長同一水平線上，即7%，并樂觀預(yù)計市場在2016年恢復(fù)2011年的歷史較高水平。

    對于三菱電機(jī)功率模塊來說，在中國市場較大的兩大塊，就是白色家電和傳統(tǒng)工業(yè)。傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域中，DIPIPM^TM產(chǎn)品主要以其小型化、集成化、高性價比在整個市場嚴(yán)酷競爭當(dāng)中勝出。同時IGBT仍將是三菱電機(jī)投入比較大的產(chǎn)品，在產(chǎn)品發(fā)展上，延續(xù)封裝的兼容化、標(biāo)準(zhǔn)化并采用更新的硅片技術(shù)來提高性價比和市場競爭力。

在白色家電領(lǐng)域，特別是變頻空調(diào)，目前DIPIPM^TM產(chǎn)品在中國市場份額已經(jīng)達(dá)到了55%至60%的水平，其產(chǎn)品也將慢慢地從目前大量使用的第5代硅片技術(shù)向第6代過度。

    為加快開發(fā)產(chǎn)品應(yīng)用方案，三菱電機(jī)將強(qiáng)化與大學(xué)的合作，由來自三菱電機(jī)日本的工程師和中國的應(yīng)用工程師配合，開發(fā)本地化解決方案。

 

技術(shù)優(yōu)勢

提問：第7代IGBT模塊跟市場同類競爭品牌相比差異化在哪里，優(yōu)勢在哪里？

佐藤克己：在同等芯片及面積的情況下，三菱電機(jī)的單位面積電流密度指數(shù)絕對值較高。為降低電流密度增加后的負(fù)面因素，三菱電機(jī)生產(chǎn)IPM產(chǎn)品時，把驅(qū)動和控制精細(xì)化，集成在一起，更好地發(fā)揮第7代IGBT的性能。

 

提問：第7代IGBT采用了晶圓極薄技術(shù)，晶圓片翹曲，是否影響后續(xù)的工藝?yán)�如研磨等�?/span>

佐藤克己：晶圓通過研磨變薄，會出現(xiàn)翹曲，彎曲的東西不能進(jìn)入下一個工序去。三菱電機(jī)采用了一些輔助材料，讓它盡量不彎曲，保證良品率。

 

提問：第8代IGBT的主要研發(fā)目標(biāo)是什么？

佐藤克己：第7代IGBT是一個主要應(yīng)用IGBT芯片的模塊，舉例來講1200V第7代IGBT芯片100微米厚，但通過理論計算，要達(dá)到1200V耐壓值，芯片厚度可以減到80微米。第8代IGBT將朝芯片晶圓超薄化，并提升加工工藝的方向發(fā)展，不僅提升晶圓性能，同時達(dá)到降低損耗的效果。

 

提問：請問壓接封裝相比傳統(tǒng)的封裝有哪些優(yōu)勢？

佐藤克己：采用壓接封裝技術(shù)，客戶可以直接把元件放到基板上，不需要錫焊，工藝、品質(zhì)、成本控制都會提升。在新產(chǎn)品中，提供針型管腳或焊接管腳兩種，還視乎廠家需要，制造不同產(chǎn)品。

 

提問：請問三菱電機(jī)推出一些新產(chǎn)品，在技術(shù)上的進(jìn)步是否也能推動同行的發(fā)展？

佐藤克己：三菱電機(jī)不斷開拓新市場，成為許多產(chǎn)品的行業(yè)先驅(qū)，樹立典范，可以舉出幾個例子。三菱電機(jī)一個J系列車載產(chǎn)品，為日企應(yīng)用在所有混合動力車和電動車上，儼然成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。另外，三菱電機(jī)較早進(jìn)入日本新干線市場，其高壓模塊也成為行業(yè)的標(biāo)桿，帶領(lǐng)這個行業(yè)的發(fā)展。DIPIPM^TM產(chǎn)品是另一個例子，這個用壓鑄模技術(shù)生產(chǎn)的智能功率模塊，非常小型化，早已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

 

提問：今后是否會向全碳化硅方面發(fā)展？

佐藤克己：這是根據(jù)市場的需求決定。以東京地鐵為例，因為它對節(jié)能或安裝空間要求非常高，所以能承受全碳化硅較高價格的產(chǎn)品。對于一般的家用或低壓變頻器產(chǎn)品，就算是混合碳化硅的價格也沒法接受。在研發(fā)混合碳化硅產(chǎn)品時，目標(biāo)是價格不超過同等電流等級單晶硅產(chǎn)品的兩倍。全碳化硅產(chǎn)品更是幾倍，所以目前只適合極少數(shù)特殊應(yīng)用。

 

提問：如何解決碳化硅量產(chǎn)過程當(dāng)中，合格率和成本之間的問題？

佐藤克己：這是碳化硅產(chǎn)品的品質(zhì)和特性，與價格之間的平衡關(guān)系，碳化硅本身的基板上壞點比單晶硅多，成品率低，造成價格降不下來。三菱電機(jī)根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠發(fā)揮碳化硅特性優(yōu)勢的地方，只有能夠接受這個成本，我們才生產(chǎn)混合或全碳化硅產(chǎn)品。在中國，三菱電機(jī)只是針對一些特定的項目，為合作伙伴提供樣品進(jìn)行可行性研究。

 

提問：市場已經(jīng)有廠商推出12英寸IGBT晶圓，三菱電機(jī)是使用8英寸，貴公司對于12英寸是如何規(guī)劃的？

佐藤克己：除了晶圓尺寸外，三菱電機(jī)還要考慮基板問題。現(xiàn)時12英寸的晶圓，還沒有供應(yīng)商能提供穩(wěn)定高壓IGBT使用的基板，反觀8英寸單晶硅的硅板基板供貨穩(wěn)定，價格比12英寸低很多，所以8英寸仍是市場主流。

 

市場前景

提問：貴公司認(rèn)為2014年及未來功率模塊市場的整體趨勢如何？驅(qū)動力主要在哪些方面？

錢宇峰：2014年以后，這個市場肯定是向上。中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展正朝消費類型轉(zhuǎn)變，為了出行便利，帶來對高鐵和地鐵的需求。政府也大力推動節(jié)能環(huán)保，倡導(dǎo)電動車，隨著個別受歡迎車型出現(xiàn)后，相信電動汽車在中國的發(fā)展還是有希望的。在民生層面，特別是變頻家電、變頻空調(diào)的發(fā)展，仍然會給三菱電機(jī)的功率模塊帶來業(yè)務(wù)提升。對于太陽能領(lǐng)域的發(fā)展，不管產(chǎn)能過剩否，仍然會拉動內(nèi)需，總的來說，功率器件會在電力牽引、變頻家電、新能源，特別是電動汽車，以及機(jī)器人或運動控制等市場中，有長足的發(fā)展。

 

功率器件

提問：如何看待功率器件的未來發(fā)展，除了價格以外，還有什么制約因素？三菱電機(jī)做了哪些準(zhǔn)備工作？如何看待GCT市場，三菱電機(jī)有沒有后續(xù)的推廣計劃？

錢宇峰：對于碳化硅功率器件來說，目前制約因素確實是價格，估計至少5至8年才能商品化。對于GCT，三菱電機(jī)只對現(xiàn)存的客戶進(jìn)行有限度的支持，也不會投入研發(fā)，因為這個產(chǎn)品較終會被HVIGBT所替代。

 

大功率器件

提問：HVIGBT在新能源和鐵路牽引領(lǐng)域被受到廣泛認(rèn)可，如何看待這兩大領(lǐng)域市場？

錢宇峰：從中國宏觀政策來看，比較看好牽引領(lǐng)域。中國政府仍然維持7千億人民幣的投入來大力發(fā)展鐵路牽引、火車、客貨兩運車、高鐵等。另外，每年各地政府采用市場化債券模式，投入3千億，整個牽引中國市場的投入近1萬億，其中約有1200億至1300億用于采購機(jī)車。對于HVIGBT在鐵路牽引領(lǐng)域行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，三菱電機(jī)是持樂觀態(tài)度的。

    關(guān)于風(fēng)電，經(jīng)歷了持續(xù)三年的市場下降，中國風(fēng)電接網(wǎng)率很低，不到70%，投資回報率也不高，風(fēng)電的廠商和客戶已經(jīng)從陸上風(fēng)電向海上風(fēng)電轉(zhuǎn)移，不過估計未來五年海上風(fēng)電總的市場容量只有500MW，和陸上風(fēng)電每年13GW到高峰期17GW是不可比的。所以HVIGBT在新能源領(lǐng)域，三菱電機(jī)持保守態(tài)度。

 

小功率器件

提問：請三菱電機(jī)分享小功率器件產(chǎn)品的成功經(jīng)驗。

錢宇峰：三菱電機(jī)在小功率領(lǐng)域一直是領(lǐng)先的，主要是DIPIPM^TM產(chǎn)品，因為特殊的生產(chǎn)工藝，除了性能、產(chǎn)品質(zhì)量以外，采用壓鑄模的技術(shù)可以提升生產(chǎn)。在變頻空調(diào)領(lǐng)域，2013年的變頻率達(dá)到30%，2014年仍然會有5%的遞增。隨著變頻率的提升，對DIPIPM^TM的需求也會提升。工業(yè)領(lǐng)域方面，DIPIPM^TM會大量應(yīng)用于小功率變頻器，以及通用的伺服和機(jī)器人控制，這些市場隨著中國的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整后帶來商機(jī)，無論家用還是工業(yè)伺服和變頻器領(lǐng)域，小功率產(chǎn)品的應(yīng)用，可能每年都會有30%，甚至于50%的提升。

 

電動汽車

提問：電動汽車IGBT與一般工業(yè)用的IGBT在技術(shù)工藝性能上的主要區(qū)別是什么？功率器件有沒有在電動汽車具體車型上使用？

佐藤克己：區(qū)別在生產(chǎn)工序，因為是車載產(chǎn)品，需要實現(xiàn)超高品質(zhì)車載級模塊。在IGBT加工工序的開始，每個生產(chǎn)工序都需要管理，對生產(chǎn)過程進(jìn)行精細(xì)控制，產(chǎn)品出貨時要有檔案管理。如果有一個產(chǎn)品出問題，馬上可以查到數(shù)據(jù)。日系所有混合動力車，基本使用三菱電機(jī)的模塊。

 

公司發(fā)展

提問：貴公司收購了Vincotech，為何他們至今獨立發(fā)展，獨立參展，獨立參加PCIM展？Vincotech對三菱的意義如何？

 

谷口豐聰：三菱電機(jī)收購Vincotech，因為看重它的生產(chǎn)工藝，包括小封裝，產(chǎn)品中能借鑒的東西有很多，這個品牌不會并入三菱電機(jī)，而是并存發(fā)展。

 

提問：國產(chǎn)IGBT是否會對三菱電機(jī)帶來什么沖擊？

錢宇峰：國產(chǎn)IGBT的出現(xiàn)，產(chǎn)生市場細(xì)分的結(jié)果。國產(chǎn)IGBT適合要求價格低，性能一般的市場。三菱電機(jī)則集中于中高端或性價比更高的產(chǎn)品。

 

提問：簡單介紹一下三菱電機(jī)功率器件制造在中國地區(qū)的分布，以及有沒有考慮環(huán)境污染的問題？

四個所大亮：在中國的生產(chǎn)基地，一個在安徽省合肥，另外一個在上海嘉定區(qū)的上海捷敏。三菱電機(jī)對環(huán)境保護(hù)的要求非常嚴(yán)格，這兩家工廠均按照國家標(biāo)準(zhǔn)，甚至是國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行節(jié)能或減排。三菱電機(jī)內(nèi)部也訂了一個綠色環(huán)保指標(biāo)，對每個企業(yè)、工廠、員工要求非常嚴(yán)格。

 

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