新應用帶動IGBT革新

　　前些年消費電子和工業控制是推動IGBT市場快速發展的兩架馬車，中小功率IGBT大放異彩。如今在新能源汽車、高鐵、新能源等新興應用的“提攜”下，大功率IGBT迎來了新的春天，而這些應用帶來新的課題，與之相應的是革新的永不止步。

　　新興應用帶動產品革新

　　“雖然應用不一，但針對家用、工業、電動汽車、高鐵等應用對IGBT共性指標就是功率損耗盡量降低。”三菱電機功率器件制造所所長西村隆司向《中國電子報》記者表示，“同時不同應用有不同側重，比如電動汽車和高鐵更注重產品的穩定性，而工業用IGBT是高頻的干擾度要盡量減少，對于家電產品則是在低頻的情況下盡量減少功率損耗。”西村隆司還指出，三菱電機已經開發第六代IGBT了，在開發新一代功率器件時首先注重的是低損耗。比方電動汽車用IGBT采用壓注模的封裝方式，過去是用盒式的方式，而壓注模的方式比盒式的方式更加先進，穩定性更高。

　　另一方面，新的應用領域提出了苛刻的電氣和機械要求。“比如電動汽車功率器件必須承受很高的電應力和沉重的機械負荷(如撞擊或震動)，以及運行過程中溫度的頻繁變化。”英飛凌科技(中國)有限公司工業及多元化電子市場部高級經理馬國偉指出，“更長使用壽命、更高功率密度，以及允許使用新一代芯片的堅固的模塊封裝，這些正是開發新的功率模塊所面臨的主要挑戰。”

　　而參與廠商都在全力以赴。英飛凌得益于諸如超聲波焊接功率端子、優化基板結構或可靠的創新PressFIT壓接式管腳技術等不計其數的改進和創新，其最新的EconoPACK+D家族IGBT實現了更低導通損耗和優化的雜散電感，可滿足新能源、電動汽車、工業等要求不斷提高的領域。三菱電機最新推出的家用太陽能發電用的PV-IPM，采用新型全柵型CSTBT，功率損耗更小;內部有高速二極管;在IGBT芯片上有溫度傳感器可以防止溫度過高;體積要比過去縮小30%，產品可靠性和壽命比過去都有提高，同時它還具有短路保護、控制電壓欠電壓保護和過溫保護，并有相應保護信號輸出。

　　西村隆司還表示，三菱電機還將在未來推出第七代IGBT，其在結構和制造工藝上有所改進，功率損耗比第六代還要減少30%。

　　SiC應用有望提速

　　雖然目前硅是IGBT的主流，但SiC(碳化硅)及GaN(氮化鎵)“取而代之”的跡象已開始顯現。西村隆司在解釋其中原因時表示，應用SiC及GaN的IGBT有一些好處，比如高鐵冷卻器就可以做得非常小，混合動力汽車或許就不需要有冷卻系統了，三菱電機也在這方面加快布局。“三菱電機在2010年就研發成功了裝有SiC二極管的DIPIPM，而且已應用在三菱電機部分空調上，但還沒有實現大規模商用。GaN雖還沒有用在功率半導體內，但已應用在通信高頻器件中。”西村隆司指出。

　　英飛凌科技奧地利有限公司副總裁兼電源管理和分立器件業務部總經理AndreasUrschitz也表示，在二極管領域，英飛凌早在10年前已量產SiC二極管，對此技術有高度的把握，但是仍然有一些重大的挑戰，比如采用SiC的MOSFET器件存在可靠性等問題。而GaN材料的IGBT尚未成熟，仍然存在一些挑戰，目前商用還比較少。

　　馬國偉則更看好SiC及GaN兩種材料在小功率方面的應用，他提到，這些應用更需要這種超密度、超高速的器件，而用在大功率IGBT則還有些遠。而不同要求將使這些材料的應用進展不一。馬國偉表示，SiC一個明顯的缺點就是很貴。電機驅動、風力發電等應用不追求效率，他們追求的是輸出能力、可靠性等。而唯一會追求極高效率的應用就是太陽能，如果能把效率提高一兩個百分點，前期投入成本、運營收入都會產生明顯的益處，因而前期SiC在太陽能方面的應用更有前景。

　　雖然目前SiC及GaN的材料昂貴限制了其大規模應用，但業界仍對它們的前景寄予厚望。AndreasUrschitz提到，三五年內6英寸產品的推出，將是SiC實現大規模商用的時候。