在近期举办的PCIM亚洲展中,三菱电机表示,2014年功率器件市场在整体经历了2012年的业绩下滑后,市场正在逐渐恢复并升温,预计到2016年,整体业绩可以回复到2011年的历史高峰。
为了满足市场需要,三菱电机功率半导体制作所总工程师佐藤克己先生表示,三菱电机持续每年投入产品研发,降低产品的重量、尺寸和损耗,最终实现提升性能和降低成本。现时集中发展第7代IGBT模块、混合碳化硅产品、工业用DIPIPMTM、以及新的IPM系列。
三菱电机大中国区半导体市场总监钱宇峰先生表示,在中国政府2014年推行的“治污染促消费”政策下,受益行业包括保障性安居工程、铁路、信息技术、新能源、节能设备以及城市基础设施项目。三菱电机功率器件会在轨道牵引、变频家电、电动汽车、太阳能风能发电和机器人等工控自动化领域中,有长足的发展。
白色家电和传统工业为主
对于三菱电机功率模块来说,钱宇峰指出,在中国市场最主要是白色家电和传统工业。特别是在变频空调领域,目前三菱电机的DIPIPMTM产品在中国市场份额接近60%。佐藤克己指出,这个采用压铸模技术生产的小型DIPIPMTM智能功率模块,已经成为行业标准。
在传统工业领域中,三菱电机的DIPIPMTM,以小型化、集成化、高性价比在市场竞争中胜出,主要用于通用变频器、伺服、数控等马达驱动和运动控制领域,同时随着中国的经济结构调整,小功率产品的应用,特别是机器人和工厂自动化产品可能每年都有30%,甚至50%的提升。
在高端变频器和伺服驱动器应用上,佐藤克己指出,将推出G系列IPM,进一步提高了产品集成度。内置自举电路、限流电阻和限流二极管,将三相逆变桥用的六个开关器件集成到小封装里,进一步简化了外围电路,并可通过管脚输出线性电压值,以实时监控模块温度。
电力牵引市场前景秀丽
作为大功率电力牵引领域,钱宇峰表示,三菱电机HVIGBT产品通过了IRIS的认证,其高可靠性已经得到业界公认,被众多轨道交通生产厂家广泛采用。
针对动车市场,三菱电机将发展S系列和X系列的HVIGBT,采用新一代的IGBT芯片技术,功耗降低20%,并同时采用混合型产品,功耗进一步降低至30%,若将来采用正在开发的IGBT全碳化硅产品,可降低70%功耗。
在工业应用上,DIPIPMTM有两大新产品,第一个是第6代超小型产品,采用第7代IGBT芯片,跟老芯片相比,在同样的导通电压下,电流可以提升20%。第二个是针对工业市场的小型DIPIPMTM,绝缘耐压为2500V,集成了IGBT和续流二极管等最主要的器件,在内部IC上设置了温度传感器,并输出正比于温度的线性电压,使用更安全。
新能源市场审慎
佐藤克己称,在太阳能应用上,产品将在小型化低功耗器件中,引入混合碳化硅产品。针对兆瓦级的风能或太阳能发电,将有两个系列产品,绝缘耐压值不同,1700V以下使用New-MPD,3300V以上采用HVIGBT。此外,还有适合三电平逆变器用的新型四合一IGBT模块,特别适合太阳能发电,能实现很高的转换效率。
针对电动汽车市场,三菱电机推出了J1系列专用IGBT模块。这是个六合一的IGBT模块,采用了第7代IGBT芯片。这个产品采用针脚(Pin-fin)型铝散热器,方便和水冷系统结合,比以前铜散热器轻;同时也采用了直接主端子绑定(DLB)技术,使键合线寿命提高了3倍;同时产品重量降低了30%,损耗也相应降低了。
芯片越来越薄
展望未来发展方向,佐藤克己指出,一是芯片薄,能降低功耗;二是封装散热性好,包括能承受更高的温度或提升电流密度,以拓展产品覆盖面;三是集成度高,如嵌入驱动电路,以提高使用可靠性。三菱电机将把以上三者有机结合起来,根据不同的应用领域,开发不同的新产品。
对于今年推介的第7代IGBT模块,采用更薄的IGBT芯片,功耗降低了约15%-20%。模块分NX(通用)系列和STD(标准)系列两种封装,取消了绝缘基板,提高了散热性,使产品变得更轻,效率提升了35%。三菱电机更在产品上预涂导热材料(TIM),简化了客户的生产工序。NX系列的分针型管脚或焊接管脚。为了降低反复开关造成的噪音,三菱电机增强了通过栅极电阻调节dv/dt的可控性。
佐藤克己指出,三菱电机的第7代IGBT芯片,其单位面积电流密度指数绝对值是最高的。为降低电流密度增加后的负面因素,三菱电机生产IPM产品时,把驱动和控制集成,更能发挥第7代IGBT的性能。第8代IGBT芯片将仍朝晶圆超薄化,和加工工艺的技术提升方向发展,不仅提升晶圆性能,同时达到降低损耗的效果。<
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