立足大功率半导体器件，东芝考虑原材料国产化

随着可再生能源经济性显著提高，对节能减排提出了更迫切的需求，功率半导体的应用领域已从工业控制和4C领域，进入到新能源、轨道交通、智能电网等诸多市场。在行业价值方面，大功率半导体器件作为电力电子领域的核心元器件具有较高的技术含量，技术与工艺的不断进步，正推动大功率半导体器件向高电压、大电流、高频化、模块化的方向发展。

根据国际能源署（IEA）公布的《2019年全球能源市场展望》相关资料显示，到2040年全球能源需求将增长25%，而可再生能源的发电量到2040年将增加3倍。全球范围内可再生能源占比高速增长，相关设备、设施需求量也将明显增加，近日，东芝电子（中国）有限公司（以下简称“东芝”）在PCIM Asia 2019展会上面向电力能源方面，从风力发电、牵引、电力输配电和工业变频器四大领域提供系统解决方案。

凭借高可靠性、高效率和小尺寸的特点，东芝IEGT能支持新能源、输配电等大功率应用以及工业和牵引应用。其中，压接式IEGT（PPI）所有电气连接都通过压接方式实现，单颗器件能力可实现最大4.5KV／3KA，基于PPI两电平、十一串联功率组件，适用于柔性直流输电换流阀及直流断路器。

“PPI压接式IEGT是器件的上下管壳直接将芯片压在一起，由于没有引线键合，大幅增强了PPI对热疲劳的抵抗力。”东芝电子（中国）有限公司分立器件应用技术部门高级经理屈兴国说道，“功率器件的应用重点是器件的散热降温，PPI具备双面散热的优势，可同时从集电极和发射极两侧进行冷却，从而提高可靠性。使用陶瓷外壳封装，在大电流的冲击下，PPI的防爆性能相对于模块型IGET要优越得多。”此外，通过采用一个密封的陶瓷和金属外壳，压接式封装具有高度的防潮性，所以可以浸入冷却液进行高效冷却，从而实现散热。

PPI三电平功率组件主要面向海上风电项目，尤其适合大于五兆瓦的机组。由于海上风电的安装极为困难，因此要求高可靠性，这就更加适合选用东芝的PPI IEGT。

PPI的封装外型类似纽扣电池，所以可以容易实现多颗串联。加上PPI的结构特点，可以确信器件的损坏将以短路模式出现。因此，在一些高可靠性的系统设计中，可以考虑冗余设计，即多串联几颗器件，这样如果出现器件损坏时，也不会影响到整个系统的工作。

屈兴国表示，PPI串联方案已成功应用在国家电网的张北项目中。目前东芝不仅仅局限于器件的推广，而且东芝与合作伙伴雅创共同开发水冷系统，以整体系统的方案推广到客户，有效地缩短了客户的产品开发周期。

面对功率半导体市场的激烈竞争，屈兴国认为，走差异化的发展路线是关键的一环，不能一味地依靠价格去平衡，而是真正做出人家做不了的东西。