芯耀
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日本在氫能領(lǐng)域是相對(duì)領(lǐng)先的，就汽車領(lǐng)域而言，之前豐田就推出過(guò)氫能源汽車。雖然受全球新能源戰(zhàn)略的影響，氫能源汽車未能實(shí)現(xiàn)真正意義上的普及，但我們要知道氫能的目標(biāo)市場(chǎng)可不止汽車這個(gè)單一賽道。
在2022年的進(jìn)博會(huì)上，東芝就展出其純氨燃料電池系統(tǒng)H2RexTM。據(jù)東芝（中國(guó)）有限公司副總裁仲秋介紹：“東芝自上世紀(jì)60年代初，就已開(kāi)始著手氫能產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)。東芝純氨燃料電池系統(tǒng)H2RexTM，能夠?qū)涓咝мD(zhuǎn)變?yōu)殡娔芗盁崮?，不僅綜合能源效率達(dá)到95%，設(shè)計(jì)壽命也達(dá)到了8萬(wàn)小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)”。
圖 | 東芝（中國(guó)）有限公司副總裁 仲秋
此外，東芝還在和中國(guó)的合作伙伴一起，推一款功率為5kW的基于甲醇重整的小型氫能電池，用于給一些國(guó)家電網(wǎng)的電力輸送不到的邊遠(yuǎn)地區(qū)或5G的基站供電，從而實(shí)現(xiàn)小成本維護(hù)基站的目標(biāo)。
功率器件與“雙碳”計(jì)劃雙向捆綁，市場(chǎng)前景看好
事實(shí)上，不管是改換清潔能源，還是通過(guò)方案優(yōu)化實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，從底層硬件的角度來(lái)看，都離不開(kāi)功率器件的加持，包括功率IC 和功率分立器件，其中功率分立器件又可分為功率MOSFET、功率BJT、功率Diode、IGBT和以SiC、GaN為主要代表的第三代半導(dǎo)體功率器件等。
根據(jù)Omdia 最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為441億美元，預(yù)計(jì)到2024 年將突破500億美元；2021年國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為159億美元，到2024年有望達(dá)到190億美元。
即使是在消費(fèi)電子下行周期的今天，功率半導(dǎo)體依然漲勢(shì)喜人，因?yàn)閺拈L(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，“雙碳”計(jì)劃和功率半導(dǎo)體是雙向捆綁的關(guān)系。
東芝電子元件（上海）有限公司分立器件戰(zhàn)略業(yè)務(wù)企劃統(tǒng)括部經(jīng)理苗漢潔告訴與非網(wǎng)：“東芝看好功率半導(dǎo)體市場(chǎng)，而工業(yè)和汽車領(lǐng)域是東芝半導(dǎo)體現(xiàn)在對(duì)功率器件推廣和側(cè)重的兩大方向。”那么東芝到底有哪些過(guò)硬的功率器件產(chǎn)品，各自匹配哪些細(xì)分市場(chǎng)呢？筆者帶著這些問(wèn)題，在進(jìn)博會(huì)期間，跟東芝進(jìn)行了一場(chǎng)深度對(duì)話。
圖 | 東芝電子元件（上海）有限公司分立器件戰(zhàn)略業(yè)務(wù)企劃統(tǒng)括部經(jīng)理 苗漢潔
東芝的功率分立器件是根據(jù)電壓等級(jí)來(lái)分類的，600V~1700V之間的歸為IGBT，3300V以上的歸為IEGT，對(duì)于市場(chǎng)上出現(xiàn)的對(duì)效率和體積要求更高的場(chǎng)景，如光伏發(fā)電和新能源汽車，則考慮導(dǎo)入SiC器件。而根據(jù)常規(guī)的認(rèn)知，大家一般只知道IGBT和SiC器件，卻不知IEGT。
什么是IEGT？
IEGT是英文Injection Enhanced Gate Transistor的簡(jiǎn)稱，中文釋義為門極注入增強(qiáng)三極管。要真正了解IEGT，還得從東芝的IGBT歷史說(shuō)起。
圖 | IEGT壓接裝置（半橋拓?fù)洌┦纠?500V/2000A/PPI
我們知道，IGBT起源于1980年代，最開(kāi)始由美國(guó)公司實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，東芝率先解決了產(chǎn)品生產(chǎn)良率的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化推廣。
在將IGBT器件從低電壓往高電壓進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，東芝發(fā)現(xiàn)做高電壓的IGBT器件芯片越來(lái)越厚，伴隨而來(lái)的是導(dǎo)通損耗越來(lái)越大，整機(jī)效率不斷降低。因此為了解決高電壓IGBT器件的效率問(wèn)題，東芝引入了一種叫門極注入增強(qiáng)的技術(shù)，并以該技術(shù)的首字母IEGT注冊(cè)了商標(biāo)。如前所述，當(dāng)前東芝把3300V以上規(guī)格的IGBT器件統(tǒng)稱為IEGT。
此外，從電流的市場(chǎng)需求來(lái)看，大功率應(yīng)用的場(chǎng)景越來(lái)越多，而現(xiàn)在市面上比較主流的IGBT都采用的是塑料封裝的模塊，這種封裝方式會(huì)導(dǎo)致模塊里面的雜散電感較大。為了匹配大電流的市場(chǎng)需求，東芝引入了陶瓷金屬管殼的封裝形式。
苗漢潔舉例道：“現(xiàn)在普通的標(biāo)稱4500V耐壓的塑料封裝的模塊，通常耐流為1200A，而東芝量產(chǎn)的陶瓷金屬管殼封裝的模塊，可以達(dá)到4500V耐壓下3000A的電流等級(jí)（5000A的器件已有早期樣品），同時(shí)提升了產(chǎn)品的可靠性，這也是IEGT最大的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。而實(shí)現(xiàn)陶瓷金屬管殼IGBT技術(shù)是有門檻的，目前有很長(zhǎng)時(shí)間大規(guī)模使用經(jīng)驗(yàn)的廠商，全球可能只有兩家。”
IEGT主要面向哪些市場(chǎng)？具有怎樣的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)？
東芝的IEGT器件從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)擁有超過(guò)20年的歷史，根據(jù)市場(chǎng)的驗(yàn)證和反饋可知，IEGT非常適合用于高可靠性、高電壓、大電流要求的應(yīng)用場(chǎng)景中，如國(guó)內(nèi)的柔性直流輸電工程這種需要達(dá)到±800kV/8GW的超級(jí)工程。
圖 | 柔性直流輸電工程示意
仲秋表示：“隨著光伏、風(fēng)力、水力發(fā)電站的逐漸增多，以及新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的直流輸配電出現(xiàn)了一些技術(shù)挑戰(zhàn)，東芝的IEGT產(chǎn)品利用先進(jìn)的制造工藝和高可靠性，能夠解決這方面的問(wèn)題，現(xiàn)在正成為柔性直流輸配電家族的重要成員之一。”
“能源鏈的定義是發(fā)電、輸配電和用電，IEGT其實(shí)可以用在整個(gè)能源鏈上，比如海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)屬于發(fā)電，柔性直流輸電屬于輸電，直流配電網(wǎng)屬于配電，電力機(jī)車、大功率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)等就屬于用電。” 苗漢潔補(bǔ)充道。
寫在最后
當(dāng)前，東芝的功率MOS器件出貨量處于全球第四的位置，并且是第一個(gè)用12英寸晶圓生產(chǎn)功率器件的日系廠家。東芝方面表示，由于其客戶的需求量比較大，所以現(xiàn)處于12英寸晶圓產(chǎn)能擴(kuò)充的階段，主要面向汽車和工業(yè)應(yīng)用。其中，第一條產(chǎn)線是在已有的廠房里面新建，這條產(chǎn)線會(huì)在2022財(cái)年投入生產(chǎn)；第二條產(chǎn)線是新建一個(gè)廠房，新建廠房的投產(chǎn)會(huì)在2024財(cái)年。據(jù)悉，在新建廠房的第一期工程滿產(chǎn)之后，產(chǎn)能會(huì)達(dá)到現(xiàn)有總產(chǎn)能的2.5倍，在新廠房的二期工程，也就是第二條線的二期工程滿產(chǎn)之后，會(huì)達(dá)到現(xiàn)有產(chǎn)能的3.5倍。
