三菱电机估计功率器件市场到2016年再创新高-文字稿

三菱电机公司的出席人员：
三菱电机功率半导体制作所的总工程师佐藤克己先生
三菱电机机电上海有限公司总经理谷口丰聪先生
三菱电机大中国区半导体总经理四个所大亮先生
三菱电机大中国区半导体市场总监钱宇峰先生

三菱电机功率半导体制作所的总工程师佐藤克己先生

功率器件的发展进程（佐藤克己先生介绍）
       三菱电机（www.MitsubishiElectric-mesh.com）功率半导体为了满足中国市场各方面的需求，在中国建有生产工厂，在全国各地10个地方有销售中心。

IGBT芯片发展进程    
       IGBT芯片始于19世纪80年代中期，30年以来，就FOM（优点指数）来说，今日的IGBT芯片比第一代的性能提升了20倍左右，其中改良技术包括：精细化加工工艺、栅式IGBT的开发（如CSTBTTM），以及薄晶圆的开发等等。IGBT芯片已经踏入第7代，还将朝第8代迈进。
       随着产品的更新换代，功耗越来越低，尺寸越来越小。从80年代中期至今，芯片尺寸只是原来的四分之一。

第7代IGBT芯片降低功耗
       第7代IGBT芯片十分薄，功耗得以降低，但变薄后耐压特性会变差，所以要适度逐层调整，才能使之更耐用和更有效。第7代IGBT芯片涵盖的电压等级有600V、1200V和1700V。 在晶圆尺寸方面，从2000年开始的5英寸，发展至今日的8英寸，最薄达到50微米。晶圆还会继续朝12英寸发展，令产品变得更薄，电阻更低。
       功率器件的封装技术决定其散热性能。为了保护裸晶圆不受外界干扰，所有IGBT及IPM模块都要封装起来，甚至把功能集成起来，这样使用起来更方便及安全，也缩短客户产品开发周期。在最新一代的封装技术中，采用针型散热器，结合到铜基板或铝基板上，系统将更小型化。
       根据IGBT电流容量和市场需求，功率器件分成四大类，包括用于家电变频器的小功率器件，用于工业的较大功率器件，应用在电动汽车的中功率器件，用于电力和牵引的大功率器件。今后将朝高电流密度、小型化封装及低损耗方向前进。
       三菱电机第7代IGBT模块，功耗降低了约15%-20%，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。

新产品发展
       在产品发展上，三菱电机立足于降低产品的重量和尺寸，以及提升性能降低损耗，并最终达到降低成本。现时集中发展第7代IGBT模块、混合碳化硅模块、工业用DIPIPMTM，还有新的IPM系列，包括增强L1系列及新的G系列。
       针对铁路牵引市场，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%。针对HVIGBT，目前主流仍是单晶硅模块，但已推出一些混合碳化硅模块，损耗降低30%。将来若采用正在开发的全碳化硅模块，损耗可降低70%。
       对于电动汽车市场，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。
       在高端变频器和伺服驱动器应用上，三菱电机推出的G系列IPM（智能功率模块），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。
       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。 
       针对家电应用的小功率DIPIPMTM有三种封装：超小型、小型及大型，额定电压为600V，额定电流覆盖5A至75A。对于工业市场，分小型和大型DIPIPMTM，电流范围也是5A到75A。自去年将电流密度加大后，在原来30A封装以上，增加了50A的。在1200V耐压产品中，有小型封装产品，包括5A、10A这些小功率的。
       在新能源领域的太阳能应用上，将在小型化低功耗器件中，引入混合碳化硅产品。针对兆瓦级的风能和太阳能发电，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。
整体来说，三菱电机已开始引入混合碳化硅产品，即IGBT芯片用传统单晶硅，续流二极管用碳化硅，恢复特性特别好，开关频率越高，节能效果更好。在30kHz开关的应用条件下，混合碳化硅产品的功耗可以降低50%，非常适合应用于医疗设备，如核磁共振和CT彩超等应用中。

       三菱电机展望功率模块技术的发展方向，归结为三点：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。

三菱电机大中国区半导体市场总监钱宇峰先生

功率半导体的市场情况（钱宇峰先生主讲）

       三菱电机作为全球性国际化的公司，肩负着强烈的社会责任感，为创建低碳环保可持续发展的和谐社会而不断努力。
       三菱电机的功率模块产品线很全，按功率等级看，电流从几安倍到几千安倍，耐压从几百伏到近万伏，包括小功率的DIPIPMTM，中功率的IGBT/IPM产品，以及大功率的HVIGBT产品等等。三菱电机功率模块应用广泛，在消费类产品、工控行业、运动控制、新能源的光伏风电、电动汽车和新干线、地铁等领域中都能发现它的身影。
       三菱电机功率模块在中国市场上，2008年受金融危机的影响，销售额并不是很大， 2009年后，由于中国政府的4万亿投资，包括基础建设的大力投入，新能源新能效的补贴政策，家电下乡，汽车下乡等各方面的政策驱动下，使2010年的销售额与2009年相比翻了一番，并在2011年，使整个功率模块在中国的销售达到一个新的顶峰。
       但是在2012年，三菱电机功率模块在中国的销售额有了一个较大的下滑，主要是电力牵引领域，受2011年的温州7.23事故的影响，当时的铁道部对电力机车包括高铁领域进行了大规模的整顿以提高质量管理和监控；在风电领域，同样由于LVRT（低电压穿越）的缺失导致的大面积电网脱线，使各家风电厂花了差不多9个月对现有的装机进行功能补足；同时伴随着国家乐观谨慎的经济调控政策，销售出现了25%的下滑，一直到2013年才有所恢复和提升。
       根据新一届政府的经济政策，三菱电机也把功率模块每年在中国市场的增长，设定在与中国GDP未来几年增长同一水平线上，即7%，并乐观预计市场在2016年恢复2011年的历史最高水平。
       对于三菱电机功率模块来说，在中国市场最大的两大块，就是白色家电和传统工业。传统工业领域中，DIPIPMTM产品主要以其小型化、集成化、高性价比在整个市场严酷竞争当中胜出。同时IGBT仍将是三菱电机投入比较大的产品，在产品发展上，延续封装的兼容化、标准化并采用更新的硅片技术来提高性价比和市场竞争力。
       在白色家电领域，特别是变频空调，目前DIPIPMTM产品在中国市场份额已经达到了55%至60%的水平，其产品也将慢慢地从目前大量使用的第5代硅片技术向第6代过度。

       为加快开发产品应用方案，三菱电机将强化与大学的合作，由来自三菱电机日本的工程师和中国的应用工程师配合，开发本地化解决方案。 

答记者问现场   （左至右）

MEGP技术营业课课长     商明先生

三菱电机功率器件制作所总工程师    佐藤克己

大中国区三菱电机半导体总经理     四个所大亮     

大中国区三菱电机半导体市场总监    钱宇峰

          

技术优势
提问：第7代IGBT模块跟市场同类竞争品牌相比差异化在哪里，优势在哪里？
佐藤克己：在同等芯片及面积的情况下，三菱电机的单位面积电流密度指数绝对值最高。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，把驱动和控制精细化，集成在一起，更好地发挥第7代IGBT的性能。

提问：第7代IGBT采用了晶圆极薄技术，晶圆片翘曲，是否影响后续的工艺例如研磨等？
佐藤克己：晶圆通过研磨变薄，会出现翘曲，弯曲的东西不能进入下一个工序去。三菱电机采用了一些辅助材料，让它尽量不弯曲，保证良品率。

提问：第8代IGBT的主要研发目标是什么？
佐藤克己：第7代IGBT是一个主要应用IGBT芯片的模块，举例来讲1200V第7代IGBT芯片100微米厚，但通过理论计算，要达到1200V耐压值，芯片厚度可以减到80微米。第8代IGBT将朝芯片晶圆超薄化，并提升加工工艺的方向发展，不仅提升晶圆性能，同时达到降低损耗的效果。 

提问：请问压接封装相比传统的封装有哪些优势？
佐藤克己：采用压接封装技术，客户可以直接把元件放到基板上，不需要锡焊，工艺、品质、成本控制都会提升。在新产品中，提供针型管脚或焊接管脚两种，还视乎厂家需要，制造不同产品。

提问：请问三菱电机推出一些新产品，在技术上的进步是否也能推动同行的发展？
佐藤克己：三菱电机不断开拓新市场，成为许多产品的行业先驱，树立典范，可以举出几个例子。三菱电机一个J系列车载产品，为日企应用在所有混合动力车和电动车上，俨然成为行业标准。另外，三菱电机最早进入日本新干线市场，其高压模块也成为行业的标杆，带领这个行业的发展。DIPIPMTM产品是另一个例子，这个用压铸模技术生产的智能功率模块，非常小型化，早已成为行业标准。

提问：今后是否会向全碳化硅方面发展？
佐藤克己：这是根据市场的需求决定。以东京地铁为例，因为它对节能或安装空间要求非常高，所以能承受全碳化硅较高价格的产品。对于一般的家用或低压变频器产品，就算是混合碳化硅的价格也没法接受。在研发混合碳化硅产品时，目标是价格不超过同等电流等级单晶硅产品的两倍。全碳化硅产品更是几倍，所以目前只适合极少数特殊应用。

提问：如何解决碳化硅量产过程当中，合格率和成本之间的问题？
佐藤克己：这是碳化硅产品的品质和特性，与价格之间的平衡关系，碳化硅本身的基板上坏点比单晶硅多，成品率低，造成价格降不下来。三菱电机根据不同的应用领域，能够发挥碳化硅特性优势的地方，只有能够接受这个成本，我们才生产混合或全碳化硅产品。在中国，三菱电机只是针对一些特定的项目，为合作伙伴提供样品进行可行性研究。

提问：市场已经有厂商推出12英寸IGBT晶圆，三菱电机是使用8英寸，贵公司对于12英寸是如何规划的？
佐藤克己：除了晶圆尺寸外，三菱电机还要考虑基板问题。现时12英寸的晶圆，还没有供应商能提供稳定高压IGBT使用的基板，反观8英寸单晶硅的硅板基板供货稳定，价格比12英寸低很多，所以8英寸仍是市场主流。

市场前景
提问：贵公司认为2014年及未来功率模块市场的整体趋势如何？驱动力主要在哪些方面？
钱宇峰：2014年以后，这个市场肯定是向上。中国经济的发展正朝消费类型转变，为了出行便利，带来对高铁和地铁的需求。政府也大力推动节能环保，倡导电动车，随着个别受欢迎车型出现后，相信电动汽车在中国的发展还是有希望的。在民生层面，特别是变频家电、变频空调的发展，仍然会给三菱电机的功率模块带来业务提升。对于太阳能领域的发展，不管产能过剩否，仍然会拉动内需，总的来说，功率器件会在电力牵引、变频家电、新能源，特别是电动汽车，以及机器人或运动控制等市场中，有长足的发展。

功率器件
提问：如何看待功率器件的未来发展，除了价格以外，还有什么制约因素？三菱电机做了哪些准备工作？如何看待GCT市场，三菱电机有没有后续的推广计划？
钱宇峰：对于碳化硅功率器件来说，目前制约因素确实是价格，估计至少5至8年才能商品化。对于GCT，三菱电机只对现存的客户进行有限度的支持，也不会投入研发，因为这个产品最终会被HVIGBT所替代。

大功率器件
提问：HVIGBT在新能源和铁路牵引领域被受到广泛认可，如何看待这两大领域市场？ 
钱宇峰：从中国宏观政策来看，比较看好牵引领域。中国政府仍然维持7千亿人民币的投入来大力发展铁路牵引、火车、客货两运车、高铁等。另外，每年各地政府采用市场化债券模式，投入3千亿，整个牵引中国市场的投入近1万亿，其中约有1200亿至1300亿用于采购机车。对于HVIGBT在铁路牵引领域行业的应用和发展，三菱电机是持乐观态度的。
       关于风电，经历了持续三年的市场下降，中国风电接网率很低，不到70%，投资回报率也不高，风电的厂商和客户已经从陆上风电向海上风电转移，不过估计未来五年海上风电总的市场容量只有500MW，和陆上风电每年13GW到高峰期17GW是不可比的。所以HVIGBT在新能源领域，三菱电机持保守态度。

小功率器件
提问：请三菱电机分享小功率器件产品的成功经验。
钱宇峰：三菱电机在小功率领域一直是领先的，主要是DIPIPMTM产品，因为特殊的生产工艺，除了性能、产品质量以外，采用压铸模的技术可以提升生产。在变频空调领域，2013年的变频率达到30%，2014年仍然会有5%的递增。随着变频率的提升，对DIPIPMTM的需求也会提升。工业领域方面，DIPIPMTM会大量应用于小功率变频器，以及通用的伺服和机器人控制，这些市场随着中国的经济结构调整后带来商机，无论家用还是工业伺服和变频器领域，小功率产品的应用，可能每年都会有30%，甚至于50%的提升。 

电动汽车
提问：电动汽车IGBT与一般工业用的IGBT在技术工艺性能上的主要区别是什么？功率器件有没有在电动汽车具体车型上使用？
佐藤克己：区别在生产工序，因为是车载产品，需要实现超高品质车载级模块。在IGBT加工工序的开始，每个生产工序都需要管理，对生产过程进行精细控制，产品出货时要有档案管理。如果有一个产品出问题，马上可以查到数据。日系所有混合动力车，基本使用三菱电机的模块。

公司发展
提问：贵公司收购了Vincotech，为何他们至今独立发展，独立参展，独立参加PCIM展？Vincotech对三菱的意义如何？
谷口丰聪：三菱电机收购Vincotech，因为看重它的生产工艺，包括小封装，产品中能借鉴的东西有很多，这个品牌不会并入三菱电机，而是并存发展。

提问：国产IGBT是否会对三菱电机带来什么冲击？ 
钱宇峰：国产IGBT的出现，产生市场细分的结果。国产IGBT适合要求价格低，性能一般的市场。三菱电机则集中于中高端或性价比更高的产品。

提问：简单介绍一下三菱电机功率器件制造在中国地区的分布，以及有没有考虑环境污染的问题？
四个所大亮：在中国的生产基地，一个在安徽省合肥，另外一个在上海嘉定区的上海捷敏。三菱电机对环境保护的要求非常严格，这两家工厂均按照国家标准，甚至是国际标准进行节能或减排。三菱电机内部也订了一个绿色环保指标，对每个企业、工厂、员工要求非常严格。