（文/程文智）近幾年來，新能源汽車發展迅猛，與之配套的汽車功率器件也發展迅速，不少廠商開始針對汽車應用開發新的產品。比如說SiC就是一個典型，自從特斯拉在Model 3上使用之后，SiC在汽車中的用量開始增加，現在已經有不少廠商都推出了車規級的SiC產品。

東芝作為先進的半導體制造商，在SiC產品方面布局多年，目前已經推出了SiC MOSFET、SiC SBD，及SiC MOSFET模塊等多種類型的產品。在PCIM Aisa 2021展上，東芝電子元件（上海）有限公司分立器件戰略業務企劃統括部，分立器件應用技術部門高級經理屈興國就向我們介紹了東芝一系列SiC產品。他表示：由于SiC與硅相比耐壓性更高，損耗更低，被廣泛認為是下一代功率器件的材料，目前其主要應用于列車逆變器中，但隨著技術不斷發展，今后還有可能會在工業設備的各種光伏發電系統和電源管理系統中扮演重要角色。

推陳出新，東芝力量撬動SiC器件發展

盡管SiC器件備受業界關注，但可靠性和成本因素仍然阻礙了SiC器件的使用和市場增長。據屈興國先生介紹，目前，市場對全SiC MOSFET的價格接受度是對IGBT或MOSFET模塊價格的5倍左右，而現在全SiC MOSFET的價格是后者的10倍以上。對可靠性問題，他談到，當電流流過位于功率MOSFET源極和漏極之間的PN二極管時，晶體缺陷會擴大，這會增加導通電阻，并降低器件可靠性。

為了應對這個問題，東芝開發了一種新型的器件結構，即肖特基勢壘二極管（SBD）內嵌式MOSFET。該結構通過在MOSFET中放置一個與PN二極管并聯的肖特基勢壘二極管以防止PN結二極管運行；相較于PN結二極管，內嵌肖特基勢壘二極管的通態電壓更低，電流通過內嵌肖特基勢壘二極管，可抑制導通電阻的變化。

圖：東芝新型肖特基勢壘二極管內嵌式MOSFET器件結構

新器件結構是對肖特基勢壘二極管內嵌式MOSFET器件的修改，通過應用25%的工藝縮小和優化設計來加強肖特基勢壘二極管對PN二極管中電流的抑制。與東芝目前的器件結構相比，采用了新器件結構的3300V芯片結構在175℃時的電流密度增加了一倍以上，同時并未造成任何可靠性的損失。新器件結構還可在室溫下將3300V芯片的導通電阻降低約20%，并可將1200V芯片的導通電阻降低約40%。

圖：東芝展示的3300V和1200V額定電壓的SiC MOSFET產品

據了解，今年5月份開始，東芝采用新型器件結構的3300V碳化硅功率模塊樣品已經出貨。

而為了提高SiC使用的性價比，東芝也研發了SiC混合模塊，即將SiC SBD芯片與IGBT芯片集成在一起，這樣可以利用SiC SBD芯片的快速反向恢復和低損耗的特性，增強IGBT的性能，同時降低模塊的大小。目前東芝可以提供3300V，1500A的產品和1700V，1200A模塊。不過，屈興國表示，此類產品在國內的推廣效果并不理想，因為國內廠商對這種折衷方案并不是太認可，國內廠商更關注純SiC產品，他們希望可以提供最先進的方案，或是成本更低的方案，因此，SiC混合模塊只能作為是一個過渡型產品來推廣，未來應該會過渡到SiC MOSFET上去。

獨特的IEGT器件，彰顯東芝實力

除了SiC產品，在本次展會上東芝的一系列IEGT產品也吸引著觀展者的目光。東芝IEGT，即Injection Enhanced Gate Transistor的簡稱，是東芝在上世紀90年代創造的一個名稱，可以把它理解為東芝特制的IGBT。上世紀九十年代，東芝率先采用柵極注入增強技術以降低IGBT器件的靜態損耗，當時東芝特意為這個名稱注冊了商標，并將這個名稱保護起來。

屈興國表示，東芝的IEGT大功率器件目前主要有兩種類型，一類是應用在風力發電、HVDC輸配電的壓接式（PPI）產品；一類是主要應用于風力發電和電力機車的模塊封裝（PMI）產品。當然，這兩類產品都可以用于工業驅動。

圖：東芝的PMI大功率器件產品

壓接式封裝的IEGT（PPI）產品具有四大優勢，即內部芯片無引線鍵合比較容易實現高可靠性；可雙面散熱從而實現高散熱性能；便于多顆器件串聯應用；采用陶瓷外殼封裝，具有防爆結構。

圖：東芝展示的壓接式IEGT產品

電子發燒友網了解到，東芝目前是不提供IGBT／IEGT產品的驅動芯片的，客戶如果想使用東芝的IGBT／IEGT產品可以使用第三方的驅動芯片，比如青銅劍、PI等廠商提供的驅動芯片。

多種功率產品，助力電子行業創新發展

當然，除了大功率器件，東芝在中小功率器件方面也有布局，比如針對直流無刷電機應用，東芝可提供高集成度的智能模塊，目前的新品具備600V耐壓的高可靠性，且采用了內置MOS，可實現更低的損耗，以及貼片封裝，幫助客戶提高生產效率。常規的過流、過溫和低壓保護功能也是一應俱全。

圖：東芝的直流無刷電機控制解決方案

另據屈興國介紹，東芝在汽車領域也深耕多年，在電子助力轉向、剎車系統、車載空調系統、引擎／變速系統、HEV／EV應用、車載信息系統等方面都有相關產品供客戶選擇。