在PCIM Asia 2024展會上，富士電機展示了多款應(yīng)用于不同領(lǐng)域的產(chǎn)品，其應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)自動化、新能源發(fā)電、白色家電、電動汽車等領(lǐng)域。展會期間，富士電機（中國）有限公司董事、副總經(jīng)理、半導(dǎo)體營業(yè)本部本部長福井秀幸、半導(dǎo)體營業(yè)統(tǒng)括部統(tǒng)括部長徐國偉以及半導(dǎo)體營業(yè)技術(shù)統(tǒng)括部部長李俊共同就本次展會帶來的重點產(chǎn)品以及未來的產(chǎn)業(yè)布局與《變頻器世界》進(jìn)行了分享。

富士電機（中國）有限公司董事、副總經(jīng)理、半導(dǎo)體營業(yè)本部本部長福井秀幸（左）、半導(dǎo)體營業(yè)統(tǒng)括部統(tǒng)括部長徐國偉（右）

富士電機（中國）有限公司半導(dǎo)體營業(yè)技術(shù)統(tǒng)括部部長李俊

專注技術(shù)革新，提供高可靠性產(chǎn)品

據(jù)李俊介紹，富士電機一直致力于產(chǎn)品的技術(shù)革新以滿足電力電子裝置對于功率半導(dǎo)體模塊的小型化、低損耗及高可靠性應(yīng)用的需求。本次展會，富士電機帶來了面向各個行業(yè)的產(chǎn)品，并配合展示了一些實際的應(yīng)用場景。

在工業(yè)自動化領(lǐng)域，展出了采用第7代“X系列”芯片和封裝技術(shù)的全系列功率半導(dǎo)體模塊產(chǎn)品，第7代IGBT產(chǎn)品可以實現(xiàn)175℃的連續(xù)工作結(jié)溫，相對上一代產(chǎn)品可以幫助變流器裝置降低10%以上的電力損耗，以及更高的可靠性和工作壽命。

在新能源發(fā)電領(lǐng)域，展出了富士RC-IGBT系列產(chǎn)品，它將IGBT和FWD結(jié)合在單個芯片之上，可以提高芯片的有效散熱面積，降低結(jié)殼熱阻，特別適合于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能等需要較大電流輸出能力的應(yīng)用場景。

富士電機RC-IGBT

在白色家電應(yīng)用和小容量馬達(dá)驅(qū)動領(lǐng)域，富士電機帶來了已經(jīng)推向市場的的第3代Small-IPM模塊，其中一個重要的特點是改善了開關(guān)特性，大幅降低EMI噪聲表現(xiàn)。另外，耐壓提升到650V，增強了抗浪涌能力。

富士電機第三代small-IPM模塊

在汽車領(lǐng)域，展出了覆蓋80kW~220kW功率段應(yīng)用的最新車載功率模塊系列，這些產(chǎn)品采用了富士電機7.5代的RC-IGBT芯片技術(shù)，具有更低的導(dǎo)通損耗。部分產(chǎn)品采用銅引線框技術(shù)代替鋁綁定線，加上改善的第4代的直接水冷結(jié)構(gòu)，大幅提高了芯片散熱效果和模塊的功率密度。

此外，本次展會，富士電機還帶來了SiC新品——HPnC封裝的系列產(chǎn)品，可以搭載SiC芯片，滿足更多的定制化需求。

第三代SIC MOSFET明年投放，兼容傳統(tǒng)硅模塊

隨著市場對于功率器件小體積、大電流、高功率密度的追求越來越迫切，碳化硅成為了下一代功率器件的發(fā)展方向。富士電機很早就開始了碳化硅器件的研發(fā)，早在2013年日本松本工廠就投產(chǎn)了6英寸SiC晶圓產(chǎn)線，2014年第一代平面型碳化硅MOSFET模塊已經(jīng)應(yīng)用在富士電機的光伏逆變器上。之后也有應(yīng)用在某些高端通用變頻器上，以實現(xiàn)特殊的全密閉防潑水的應(yīng)用場景。另外，日本的東海道新干線新機型N700S系列的主變流器也采用了富士電機的混合型碳化硅模塊，由于大幅降低了器件損耗，變流器的體積和重量相對于既有機型分別下降了13%和10%。2018年，富士電機開發(fā)了第一代溝槽門極SiC MOSFET產(chǎn)品，單位面積下的導(dǎo)通阻抗相對平面型器件大幅降低了65%左右。

李俊表示，富士電機目前正在研發(fā)第三代溝槽門極SiC MOSFET，相關(guān)產(chǎn)品預(yù)計于明年投放市場。第三代溝槽門極SiC MOSFET常溫下單位面積導(dǎo)通阻抗預(yù)計可以降到2.0毫歐左右，門極閾值電壓可以達(dá)到5V以上，門極驅(qū)動電壓與硅模塊兼容，更加方便客戶的使用。富士的碳化硅模塊封裝也會與傳統(tǒng)的硅模塊典型封裝保持兼容，方便客戶從硅模塊直接切換，降低了應(yīng)用的復(fù)雜度。當(dāng)然模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)碳化硅器件高速開關(guān)的特性做了優(yōu)化，降低內(nèi)部端子雜散電感以抑制高速開關(guān)帶來的電壓尖峰。富士電機也將推出電壓等級范圍涵蓋750V至3300V的器件以覆蓋不同的應(yīng)用市場。

“在去年制定的到2026年的中期計劃中，計劃擴大日本松本工廠和津輕工廠的碳化硅前工程的產(chǎn)能。相對2022年，芯片產(chǎn)能將會增加五十倍左右。預(yù)計2026年碳化硅器件的銷售比例將會超過2成。”李俊表示，隨著產(chǎn)能的擴大，未來將會有更多的資源投放到中國市場。另外，富士電機還可根據(jù)客戶的需求，提供各種規(guī)格的定制化碳化硅芯片。

完備的品質(zhì)管理體系，強勢賦能電動汽車賽道

近年來，推進(jìn)能源減排及低碳轉(zhuǎn)型成為社會各界共同關(guān)注的課題，富士電機的經(jīng)營方針是通過我們的能源和環(huán)境業(yè)務(wù)為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會做出貢獻(xiàn)。2024年6月，考慮到當(dāng)前循環(huán)經(jīng)濟的社會趨勢，富士電機修訂了“實現(xiàn)循環(huán)型社會”的目標(biāo)。福井秀幸表示，富士電機特別專注于可以為碳中和做出貢獻(xiàn)的電動汽車、風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電領(lǐng)域，努力提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量，以利更好地服務(wù)客戶。

在福井秀幸看來，新能源汽車市場會保持長期的增長勢頭。相對于硅基功率半導(dǎo)體模塊，碳化硅模塊可以大幅降低損耗具有更高的功率密度，可以實現(xiàn)電動汽車電驅(qū)系統(tǒng)的輸出能力，續(xù)航里程也可以提升5%-10%左右。據(jù)透露，富士電機近幾年的銷售策略主要布局在可再生能源以及電動汽車領(lǐng)域。從市場反饋情況來看，特別是電動汽車的應(yīng)用業(yè)務(wù)在不斷擴大，銷售額提升也較快。富士電機目前面向新能源汽車市場的半導(dǎo)體器件的銷售占到整體半導(dǎo)體部門銷售的一半左右，長年以來與很多國際知名車企建立了良好的合作關(guān)系。福井秀幸預(yù)判，未來電動汽車的銷售額會超越工業(yè)自動化領(lǐng)域的銷售額。

功率半導(dǎo)體器件作為電能變換裝置的核心部件，其可靠性對于整機設(shè)備的可靠性來說是至關(guān)重要的。據(jù)相關(guān)的失效分析統(tǒng)計，功率半導(dǎo)體失效比例占到整體的三到四成左右。特別是對于汽車電驅(qū)系統(tǒng)使用的功率半導(dǎo)體模塊，一旦失效可能會造成非常嚴(yán)重的后果。

“富士電機的品質(zhì)目標(biāo)是實現(xiàn)0品質(zhì)不良。”徐國偉表示，為此，富士電機在產(chǎn)品的開發(fā)階段和生產(chǎn)階段都有著完備的品質(zhì)管理體系。另外還會通過嚴(yán)格的芯片及模塊的出廠篩選實驗來防止不良品的流出。對于汽車級產(chǎn)品，還會建立完整的可追溯系統(tǒng)，涵蓋了從采購到生產(chǎn)再到運輸?shù)母鱾�環(huán)節(jié)。具體來講，就是活用每一個產(chǎn)品序列號相對應(yīng)的制造記錄信息和實驗數(shù)據(jù)來進(jìn)行品質(zhì)管理。當(dāng)品質(zhì)發(fā)生異常時，產(chǎn)品可以通過追溯產(chǎn)品零部件的信息來進(jìn)行全面的故障原因的調(diào)查。

堅持用產(chǎn)品說話，加快開發(fā)和投入下一代產(chǎn)品

富士電機十分重視中國市場，2013年就在深圳設(shè)立了功率半導(dǎo)體的封裝工廠，隨著產(chǎn)能的提升及產(chǎn)線的擴大，目前已經(jīng)可以生產(chǎn)全系列的封裝產(chǎn)品。2022年，富士電機還和中國一汽合資建立廠區(qū)，專門生產(chǎn)新能源汽車的車載功率半導(dǎo)體模塊。

福井秀幸表示，相較于全球市場而言，中國市場的競爭尤為激烈。特別是中國市場的國產(chǎn)器件廠商不斷涌現(xiàn)，不僅推出新品的速度加快，市場價格也在不斷降低，價格戰(zhàn)也愈演愈烈。對此，富士電機始終在思考要做什么樣的產(chǎn)品。作為百年企業(yè)，不能純粹地靠價格去競爭，而是要用產(chǎn)品說話。因此，提高產(chǎn)品的可靠性，保持產(chǎn)品的領(lǐng)先性，才是富士電機在中國市場賴以生存的關(guān)鍵。

“承蒙廣大客戶的厚愛，富士電機才能走到今天。富士電機將始終面向未來、不斷創(chuàng)新，根據(jù)客戶的訴求，開發(fā)出適合客戶應(yīng)用的新產(chǎn)品。”福井秀幸表示，富士電機將會緊跟市場方向和政策，加快進(jìn)行下一代產(chǎn)品的開發(fā)和投入，以滿足日益增長的市場需求。