三菱電機(jī)發(fā)力第七代IGBT，功率器件市場(chǎng)坐二望一

功率半導(dǎo)體市場(chǎng)隨著全球?qū)Φ吞紲p排的日益重視而壯大，據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司IMS最新報(bào)告，2011年功率半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)9%至約180億美元。2011年，電源模塊市場(chǎng)比功率器件市場(chǎng)表現(xiàn)好得多。功率器件市場(chǎng)僅增長(zhǎng)了3%，同時(shí)，電源模塊市場(chǎng)因太陽(yáng)能、汽車(chē)電子以及消費(fèi)電子應(yīng)用，大幅增長(zhǎng)了32%。IMS高級(jí)市場(chǎng)分析師RichardEden表示：“三菱電機(jī)在電源模塊市場(chǎng)的優(yōu)異表現(xiàn)，使其縮小了與英飛凌在整體功率半導(dǎo)體市場(chǎng)上的差距。” 值得一提的是，2011年，電源模塊市場(chǎng)中，日本廠商所占份額由2010年的48%上漲到51%。

 

據(jù)三菱電機(jī)董事兼技術(shù)總監(jiān)Gourab Majumdar博士透露，三菱電機(jī)的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，已穩(wěn)居全世界第二，因此，下一個(gè)目標(biāo)是成為第一。具體來(lái)說(shuō)，就是到2015年時(shí)，全球銷(xiāo)售收入達(dá)到1,900億日元的目標(biāo)。從2010年到2011年，公司已投入了300億日元擴(kuò)大全球銷(xiāo)售及客戶(hù)網(wǎng)絡(luò)，并加強(qiáng)研發(fā)，開(kāi)發(fā)第七代IGBT和碳化硅功率器件。而前年收購(gòu)的Vincotech，會(huì)將彼此的產(chǎn)品進(jìn)行整合產(chǎn)生一個(gè)相加效應(yīng)，在綠色能源方面發(fā)揮更大作用。在經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略方面，采取了兩條腿走路的方式。一方面做強(qiáng)具競(jìng)爭(zhēng)力的業(yè)務(wù)，調(diào)整相對(duì)弱項(xiàng)的業(yè)務(wù)；另一方面，就是以具競(jìng)爭(zhēng)力的業(yè)務(wù)為核心，深化解決方案。

 

三菱電機(jī)公司在2010年的銷(xiāo)售收入與2011年相約，但是由于歐債危機(jī)，營(yíng)業(yè)利潤(rùn)2011年比2010年略有下降，Gourab Majumdar估計(jì)2012年上半年度，公司的業(yè)績(jī)還不會(huì)恢復(fù)，期待著在2012年的下半年開(kāi)始，公司的業(yè)績(jī)有一個(gè)比較大的增幅。

 

但在IGBT的市場(chǎng)份額上，自2008年全球性金融危機(jī)以后，三菱電機(jī)跑贏了整個(gè)市場(chǎng)，據(jù)調(diào)查公司提供的2011年數(shù)據(jù)來(lái)看，三菱電機(jī)IGBT的市場(chǎng)份額，大概是占全球三分之一左右。從銷(xiāo)售區(qū)域來(lái)看，還是以日本為主，占49%。在亞洲市場(chǎng)由于受中國(guó)空調(diào)的變頻化大潮，所以比前幾年有所增長(zhǎng)。由于今年受到全球經(jīng)濟(jì)萎縮的影響，估計(jì)銷(xiāo)售可能比2011年下降。

 

三菱電機(jī)也將增強(qiáng)在中國(guó)國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)能力，除在原有的OEM工廠，生產(chǎn)DIPIPM外；在安徽省合肥市新設(shè)了一家合資企業(yè)，今年1月份開(kāi)始生產(chǎn)，主要產(chǎn)品是DIPIPM和工業(yè)用的IGBT。合肥工廠的注冊(cè)資本為五百萬(wàn)美元，合肥工廠成立以前，三菱電機(jī)在中國(guó)OEM生產(chǎn)能力約占整個(gè)三菱電機(jī)功率半導(dǎo)體的20%。合肥工廠投產(chǎn)以后，預(yù)計(jì)會(huì)從20%上升到30%。由于合肥工廠的投產(chǎn)，在空調(diào)等白色家電中有很大市場(chǎng)份額的DIPIPM每月產(chǎn)能增加了500萬(wàn)個(gè)以上。估計(jì)中國(guó)變頻空調(diào)在今后三年市場(chǎng)規(guī)模大概是3000萬(wàn)臺(tái)。三菱電機(jī)的生產(chǎn)能力完全可以跟上中國(guó)空調(diào)的變頻化。同時(shí)合肥工廠的產(chǎn)品并不是只為中國(guó)大陸生產(chǎn)，而是可以向全球客戶(hù)供貨，有些將出口到日本，供貨給日本家電的制造商。當(dāng)然現(xiàn)在合肥工廠只生產(chǎn)后道工序，前段工序芯片都是從日本進(jìn)口的。

 

作為這個(gè)行業(yè)的技術(shù)專(zhuān)家，Gourab Majumdar也介紹了功率半導(dǎo)體最新的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。他介紹說(shuō)：IGBT芯片技術(shù)本身也一直在進(jìn)步。第三代的IGBT是平板型的構(gòu)造，第四代是一個(gè)溝槽型的構(gòu)造，第五代成為CSTBT，第六代是超薄化。目前正在開(kāi)發(fā)的第七代IGBT，試圖把CSTBT的構(gòu)造進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步微細(xì)化和超薄化，改善關(guān)斷損耗對(duì)飽和壓降的折中比例，提高功率半導(dǎo)體的性能。從性能系數(shù)來(lái)看，第六代已比第一代提高了16倍。如果第七代通過(guò)減少無(wú)效區(qū)間、超微細(xì)化等工序，可提高26倍。

 

在封裝技術(shù)方面，在小容量消費(fèi)類(lèi)DIPIPM產(chǎn)品中，三菱電機(jī)采用了壓注膜的封裝辦法。在中容量工業(yè)產(chǎn)品、混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)的New-MPD產(chǎn)品中，采用了盒式封裝。在大容量，特別是用在高鐵上的產(chǎn)品中，采用了碳化硅鋁的芯片，然后用盒式封裝完成。今后開(kāi)發(fā)的技術(shù)方向，就是朝新綁定技術(shù)、高性能、高功率密度、和高Tj發(fā)展。對(duì)于高耐壓的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，提高功率密度、高功率循環(huán)和溫度循環(huán)、提高產(chǎn)品的壽命和絕緣的電壓，同時(shí)降低熱抵抗。而通過(guò)不斷將半導(dǎo)體的厚度越做越薄，可以使日后的IPM厚度可以跟iPhone差不多。

 

從硅器件的第一代到第六代或者以后的第七代的技術(shù)開(kāi)發(fā)，還沒(méi)有超出改進(jìn)的范圍，通過(guò)對(duì)上一代的產(chǎn)品的改進(jìn)，為客戶(hù)帶來(lái)更多方便。而以后從硅器件變成碳化硅器件，可以說(shuō)是革命性的技術(shù)飛躍，新的器件跟過(guò)往的完全不同。說(shuō)到碳化硅半導(dǎo)體功率器件，它有四大優(yōu)點(diǎn)：第一、工作溫度范圍比較大，在高溫下也可工作；第二、低抵抗、耐高破壞性；第三、高頻工作；和第四、散熱性好。碳化硅的功率器件用在系統(tǒng)上它有很多好處，功率的密度可以更高，體積可以更小，更加耐高電壓壓，設(shè)計(jì)容易，總體來(lái)講可以提高功率半導(dǎo)體的效率，運(yùn)用的領(lǐng)域可以更加廣泛，更為方便。三菱電機(jī)利用碳化硅生產(chǎn)出來(lái)的第一個(gè)產(chǎn)品，就是使用在高鐵上的變頻器、家用空調(diào)上的DIPIPM、和風(fēng)力發(fā)電變換器上的MOSFET器件。

 

Gourab Majumdar博士認(rèn)為，總的來(lái)說(shuō)功率半導(dǎo)體的技術(shù)發(fā)展方向是：第一、硅或碳化硅芯片技術(shù)的進(jìn)步；第二、功率半導(dǎo)體里面集成各種功能；第三、在封裝技術(shù)上，可以通過(guò)壓注膜或者是盒式封裝，使功率半導(dǎo)體的壽命更長(zhǎng)，穩(wěn)定性更好，功率密度更大。