三菱電機赴Pcim亞洲2018參展展會展臺
2018年6月26日，為期三天的PCIM Asia 2018展會在上海拉開序幕。在這場關于電力電子、可再生能源的國際盛會中，我們特別采訪了三菱電機半導體大中國區技術總監宋高升先生、大中國區市場總監錢宇峰先生。在新材料、新技術、新應用不斷被開拓發展的制造業浪潮中，電力電子如何發揮有效作用，助力制造業轉型，激活能源高效利用？這兩位資深三菱人以三菱電機功率半導體的發展歷程為中心分享了他們的獨到見解與對未來的前瞻。
全面布局，挺進新能源領域
三菱電機，作為全球500強企業，于2017年躋身《財富》排行榜232位，也一直被視為“現代功率半導體器件的開拓者”。
“客觀地說，我們三菱電機功率半導體器件在變頻家電領域是絕對的領導者。”針對此次展會產品展示，三菱電機首次展出適用于變頻空調風扇、變頻冰箱、變頻洗碗機等電機驅動系統的表面貼裝型IPM（智能功率模塊）。既然已經成為家電領域的技術標桿與市場主導者，三菱為什么還要繼續執著于家電領域產品開發？大中國區技術總監宋高升先生表示，“要了解一個產品，首先要了解這個產品的發展史。”自從在1996年推出面向變頻家電應用的DIPIPMTM后，截止到目前，三菱電機累計出貨量已經超過5億顆，不僅形成了完善的產品線，而且處在全球產能最高的狀態。但是，要進一步鞏固三菱電機功率半導體在變頻家電市場的領先地位，“我們發現在更小功率的變頻家電領域，三菱電機功率半導體還未完全覆蓋。”
于是，表面貼裝型IPM應運而生。據介紹，三菱電機最先發明了IPM（智能功率模塊），并且在IPM的三個核心——“功率芯片、驅動IC、封裝”方面都擁有絕對領先的技術，而且三菱的IPM也占據著全球最大的市場份額。
像格力、美的、海爾、海信、奧克斯……等等幾乎所有的變頻家電里面都嵌入了三菱電機的DIPIPMTM（雙列直插式智能功率模塊）產品。與此同時，三菱電機的表面貼裝型IPM新產品不日也將面世。
表面貼裝型IPM具有三大核心優勢。首先，采用外形尺寸為15.2mm×27.4mm×3.3mm的表面封裝型，可以通過回流焊接裝置安裝到印刷電路板上去，通過表面貼裝，使系統安裝變得更加容易。其次便是滿足功率器件的高集成度要求，將構成三相逆變橋的RC-IGBT（反向導通IGBT）、高電壓控制用IC、低電壓控制用IC，以及自舉二極管和自舉電阻等器件集成在一個封裝中，在實現系統的小型化并使基板布線簡化方面具有積極意義。而通過內置保護功能，可以幫助提高系統的設計自由度，這是第三大優勢。
“這款產品雖然外觀更加簡單，更加易用，但是對產品技術要求卻很高。也許在不到一年時間里，我們又會看到很多功率器件廠商模仿這款產品的外觀與設計。”對于這款產品的市場價值，技術總監宋高升先生充滿信心也充滿期待。
其實，三菱電機功率器件不僅在變頻家電領域是佼佼者，在工業、新能源、軌道牽引、電動汽車等應用領域同樣保持著源源不斷的產品研發能力，新品疊出。
在工業應用方面，三菱電機第七代IGBT和第七代IPM模塊，首次采用SLC封裝技術，使得模塊的應用壽命大幅延長。在新能源發電特別是風力發電領域，2018年推出基于LV100封裝的新型IGBT模塊，有利于提升風電變流器的功率密度和性能價格比。在軌道牽引應用領域，X系列HVIGBT安全工作區域度大、電流密度增加、抗濕度魯棒性增強，有助于進一步提高牽引變流器現場運行的可靠性。而在電動汽車領域，J1系列Pin-fin模塊具有封裝小、內部雜散電感低的特性。
在軌道牽引應用領域，中國中車是三菱電機最忠實信賴的合作伙伴之一。大中國區市場總監錢宇峰先生向我們介紹，工業應用產品，最先考驗的便是產品的可靠性與安全性，而三菱無論是技術積淀還是經驗積累都能夠經受得住市場對產品的檢驗。其次是產能供應，也就是對量的要求，三菱已經擁有完善的產品線，足以供應不同工業應用領域的產能需求。
同樣，在中國政策支持及時代提出對節能環保要求的雙重引導下，中國電動汽車產業蓬勃發展。三菱電機作為一家全球領先的綠色環保企業，也始終踐行“精于節能，盡心環保”綠色研發生產理念。那么，它又會如何布局新能源汽車產業？
錢宇峰先生從全球電動汽車產業發展現狀與中國電動車發展歷程的視角出發，肯定了中國新能源汽車產業發展的積極因素。并表示，三菱電機功率半導體將會延續三菱在功率模塊方面成熟可靠的研發與生產經驗，配合未來電動汽車發展的趨勢，也將適時地推出適合電動車驅動系統、充電站等的功率模塊，也會適時地推出適合電動車空調用的功率模塊。此外，三菱電機將持續性地聯合國內知名大學與專業設計公司，開發基于中國本土化的基于新型功率半導體的電動車專用模塊和整體解決方案。
IGBT——大道至簡，創新生產工藝
自80年代末90年代初，三菱電機便開始從事與IGBT功率模塊相關的設計、研發、生產等實踐。從第一代IGBT到現在的第七代IGBT，在功率半導體最新技術發展方面，三菱電機的IGBT芯片技術一直在保持著迭代與創新。
以第七代IGBT產品研發生產經驗為例，在采用第七代IGBT硅片和RFC二極管硅片后，IGBT模塊有效降低產品能耗達10%。新型二極管硅片減少了芯片厚度，具有更好的靜態和動態特性，并消除反向恢復過程的夾斷恢復現象。基于“高可靠性、使用更方便”的產品理念，第七代IGBT模塊NX型封裝采用SLC封裝技術，SLC結構使用了IMB和直接樹脂封裝。與第六代NX系列模塊封裝相比，第七代去除了絕緣層和銅底板之間的焊接層，延長熱循環壽命高達10倍以上。
而STD型封裝采用TMS封裝技術，同樣去除了絕緣層和銅底板之間的焊接層。經實驗證明，第七代結構在使用1000次循環后沒有發現開裂現象，熱循環壽命比第六代STD型封裝高出3倍以上。此外，STD型封裝的主端子采用疊層結構和超聲鍵合技術等，有效降低內部雜散電感可達30%。
宋高升先生表示，2018年，在中低壓變頻器、光伏發電、風力發電、電動大巴、儲能逆變器、SVG等應用中，三菱電機將強化第7代IGBT模塊的市場拓展。
六十年來，三菱電機功率半導體之所以能夠一直保持行業的領先地位，在于持續性和創新性的研究與開發能力。同時，三菱電機也憑借著豐富的研發經驗與技術積淀為實現功率器件更簡單、更易用、更可靠付出了源源不斷的努力。
SiC——驅動變革，時間砥礪質量
只有以專注力托起的精益求精，才能經得起時間的考驗。在三菱電機展臺一側的走廊墻上，三菱電機SiC功率器件發展歷程的時間軸赫然醒目。原來，在20世紀末90年代初，三菱電機便開始了SiC功率器件的基礎研發工作，在2000年研發出多種基于SiC的基礎工藝技術，2016年1月，成功開發出額定功率為3.7kW的電機驅動用SiC變頻器……此后，在攻克了基礎工藝技術之后，三菱電機SiC功率器件在不同的應用領域中先后樹立了豐碑。
宋高升先生向我們介紹，三菱電機從2013年開始正式面向市場推出第一代SiC功率模塊，并于12月，推出搭載全SiC功率模塊的軌道牽引變流器；2015年，SiC功率器件開始進入光伏逆變器等眾多全新應用領域；同年，第一款基于全SiC的功率模塊，并由三菱電機開發的機車牽引系統在日本新干線安裝使用；到了2018年，新研發的6.5kW全SiC功率模塊達到了世界上最高的功率密度。截止目前，三菱電機功率半導體SiC功率模塊產品線涵蓋額定電流15A~1200A及額定電壓600V~3300V的多種產品，且目前均可提供樣品。
當外界都開始不約而同地呼應著SiC未來已經到來時，其實SiC功率模塊在滿足電力電子行業對功率器件低損耗、耐高溫、高頻化等性能要求的同時，卻也帶來電磁噪聲變大、短路耐量下降等應用問題。正如所有的偉大都在默默中完成一樣，為了滿足功率器件市場對噪聲低、效率高、尺寸小和重量輕的要求，三菱電機仍堅持加大對高技術產品研究和開發的投入。如今，三菱電機正在加緊研發新一代溝槽柵SiC MOSFET芯片技術，該技術將進一步改善短路耐量和導通電阻的關系，并計劃在2020年實現新型SiC MOSFET模塊的商業化。
錢宇峰先生認為，目前，基于SiC功率器件的逆變設備的應用領域正在不斷擴大。但受制于成本因素，目前SiC功率器件市場滲透率很低，隨著技術進步，碳化硅成本將逐步下降，未來將是功率半導體市場主流產品。
為了應對SiC功率器件市場的快速增長，在2017年，三菱電機在日本九州島投資建造了6英寸晶圓生產線，配合新技術以縮小芯片尺寸。目前，該產線處在調試階段并計劃于2019年量產。其中，為了保持SiC可持續性發展，5、6、8英寸晶圓在日本熊本工廠里面都有設立產線，而對于IGBT表面和背面兩種工藝，熊本工廠的生產線都可以勝任。另外，大阪工廠專門負責背面工藝。
持續創新，為未來而來
三菱電機株式會社成立于1921年，當時造船公司（現為三菱重工）在日本神戶分離出一家生產遠洋船用電動機的工廠。它以先進的空調系統、汽車電子、以光伏技術為動力的衛星和核能發電設備而聞名，成為家電和電機領域的領導者。
三菱電機的企業標識則是由三顆像菱角一樣的鉆石組合在一起，意思是經受了時間的考驗，會更加熠熠生輝。在近100年的成長歷程中，三菱電機始終致力于尖端產品的研發與踐行節能環保的企業理念。同時，作為一家技術主導型的企業，三菱電機擁有多項領先技術，并憑借強大的制造實力和良好的企業信譽在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據著重要的地位。
當我們問及“如果用三個關鍵詞來描述這一段發展史，三菱會選用哪三個關鍵詞？”錢宇峰先生選用了“全面、創新、高效”這三個關鍵詞，并進一步做了解釋。目前，三菱電機能夠為不同的電力電子變換應用領域提供從幾瓦到上兆瓦功率等級的功率器件解決方案，在將來也會把創新的DNA一直延續下去。這份堅持，也終將指引三菱電機實現產品的高效使用與能源的高效利用。
創新的基因標注著企業發展的方向，連接著企業的過去、現在與未來。三菱也將放下時間的包袱，卸下歷史的榮耀，堅持以變革不斷激發行業發展的活力，堅持以創新征服未知的領域。但創新的前提與歸宿依然是努力踐行“changes for the better(創造，為更好明天)”，這是三菱電機的企業宣言。
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