功率半导体聚焦：东芝SiC技术亮相PCIM Asia，引领高效能源转换

作为电力电子与能源转换领域的年度盛会，2025 PCIM Asia（上海国际电力元件、可再生能源管理展览会）于9月24日至26日在上海新国际博览中心隆重举行。展会汇聚了来自全球的知名企业与创新力量，集中展示最新的电力与能源技术成果，成为观察产业趋势与捕捉创新机遇的重要窗口。

在这场行业盛会上，东芝凭借在半导体及能源技术领域的长期积累，再度吸引了业界目光。与往年不同的是，今年东芝携手基本半导体，以联合展台的形式，首次系统呈现双方在碳化硅（SiC）领域的协同创新成果。这一合作不仅凸显了双方在功率半导体领域的前瞻布局，也为行业注入了新的思路与可能。

更具亮点的是，东芝特别将展台的一半空间用于碳化硅器件展示，涵盖从分立器件到模块的完整产品线，全面诠释其在SiC赛道上的战略重心与技术实力。

在展台上，我们看到，东芝碳化硅产品线涵盖1200V、1700V、2200V、3300V四个电压等级，目前均已进入量产阶段。目前，其产品主要应用于轨道交通、新能源风力发电、光伏发电以及工业变频器等领域，充电桩市场也有涉及。

回溯到东芝碳化硅技术的发展历程，其最大的技术特色在于内嵌式SBD（肖特基势垒二极管）设计。传统碳化硅器件通常采用本体二极管，其管压降VF约为3-5V，而东芝通过在单颗碳化硅芯片上集成独立的SBD，将管压降降至1.35V左右。这一创新不仅显著降低了功率损耗，更提升了器件的整体可靠性。

“这个内嵌式SBD是我们与其他厂家完全不同的地方，”东芝技术人员在介绍中特别强调，“它不仅能降低损耗，更重要的是使导通电阻更加稳定，从而提高系统可靠性。”

据了解，东芝碳化硅器件还具备另外两个显著优势：宽范围的门极控制（-10V到25V）和较高的门槛电压Vth（3-5V）。前者为客户提供了更灵活的使用条件，后者则有效避免了干扰脉冲对开关管的误触发。

在模块产品方面，东芝还展示了ED3和iXPLV两种封装形式。这两种封装的共同特点是杂感较低、Vth门槛电压稳定，以及在开通损耗和反向恢复方面表现出色。

而对于单管产品，东芝提供四种封装选择：两种直插式和两种贴片式，分别对应不同的导通电阻值和电流等级。相比模块产品，单管主要面向功率段相对较低的应用场景，包括工业变频器、新能源储能、太阳能发电系统以及充电桩等。

时间回到1990年代末，当时业界在制造高电压IGBT时面临饱和压降过高的技术难题。东芝率先开发出注入增强型IGBT技术，并以“IEGT”这一名称申请了专利。这项技术的成功量产化使东芝在高压功率器件领域确立了领先地位。

如今，东芝IEGT产品线覆盖3300V、4500V、6500V电压等级，电流范围从750A扩展至3000A，目前正在开发5000A产品。这些器件主要应用于国家电网的柔性直流输配电（HVDC）系统，用于换流阀等关键设备。

本次PCIM展会上，东芝也展出了压接式IEGT，其作为变流器核心器件，能够完美匹配市场对大功率，高性能的电力传输需求。东芝与第三方合作共同开发的压接组件方案，基于半桥拓扑的子单元，并采用两颗ST2000GXH32（4.5kV／2KA／内置二极管的压接式封装）IEGT，能够有助于新客户进行双脉冲测试的评估，使其快速掌握东芝器件特性，有效缩短开发周期。

据介绍，东芝IEGT压接型器件采用独特的三明治结构封装：硅芯片被夹在上下两个铜板之间，中间通过钼材料作为缓冲层来解决铜材料与硅材料热膨胀系数不匹配的问题。整个直径为125毫米尺寸的封装内可容纳42颗芯片并联，器件在真空环境下注入惰性气体并密封，确保在极其稳定的环境中工作。

除了功率半导体，东芝还展示了其钛酸锂电池技术。与常见的磷酸铁锂和三元锂电池不同，钛酸锂电池在行业内相对少见，但具有独特优势。

据了解，钛酸锂电池最初是为电动车开发的，但由于能量密度相对较低、成本较高，难以在普通电动车市场普及。然而，其卓越的安全性能——通过针刺试验不起火、耐低温性能优异（可在-20℃至-50℃环境下正常工作），使其在专业领域找到了更适合的应用场景。

“我们东芝UPS系统在半导体行业应用非常广泛，包括三星、京东方、华星光电等知名企业都有采用，”东芝技术人员强调，对于这些企业而言，即使是几毫秒的断电也可能造成数千万元的损失，因此需要极高可靠性的电源保障系统。

目前，东芝钛酸锂电池主要用于地铁、高铁等轨道交通以及港口等重要设施。在半导体生产线上，这种电池与UPS系统配套使用，解决电压暂降问题。传统的铅酸电池体积庞大，需要几年更换一次，而钛酸锂电池体积小巧，使用寿命可达十多年。

面对中国汽车市场的激烈竞争，东芝选择了一条务实的道路——专注于自身的核心优势。“我们目前的策略是销售芯片为主，”东芝技术人员坦言，“在中国市场相对比较‘卷’的环境下，东芝会更好地发挥自己的技术优势。”

这种战略思考并非简单的市场妥协，而是基于对自身技术实力和市场需求的深入分析。东芝在半导体芯片设计和制造方面拥有深厚的技术积累，而像基本半导体这样的合作伙伴则在模块封装技术和客户资源方面具有显著优势。双方的合作实现了真正意义上的强强联合——东芝专注提供高质量的芯片（包括硅基IGBT和碳化硅芯片），合作伙伴发挥其封装工艺和市场渠道的优势。

在展台上，我们也看到了基本半导体与东芝联合开发的Pcore™2 E2B、Pcore™2 L3工业级全碳化硅功率模块及Pcore™6 E3B混碳功率模块等产品。该系列产品采用了双方的SiC MOSFET和东芝的RC-IGBT芯片技术，而模块封装方面采用高可靠的氮化硅陶瓷（Si3N4）基板、Press-Fit压接工艺，铜底板散热结构等技术，在导通电阻、开关损耗、杂散电感、可靠性等方面表现出色，可应用于APF、PCS、DC/DC变换器、大功率充电桩、固态断路器、矩阵变换器和电池功化成等领域应用。

而支撑这一合作模式的，是东芝不断增强的制造能力。2023年，东芝完成了两条12寸硅基晶圆产线的建设并正式投入生产，这一里程碑式的进展大幅提升了公司的产能水平。这些现代化产线具备高度的灵活性，既可以生产IGBT，也支持MOS器件的制造，为东芝在多个细分市场的布局提供了坚实的制造基础。

值得关注的是，技术创新方面，东芝展台上的RC IGBT（逆导型IGBT）产品格外引人注目。这项技术的巧妙之处在于将传统上分立的IGBT和二极管集成在同一颗芯片上，实现了双向导通功能。

“传统IGBT往往只是单向导通，但我们把二极管也做在同一颗芯片上，所以它可以双向导通，”技术人员详细解释道。这种芯片采用先进的双面散热封装技术（DCS，Double Side Cooling），能够组成高效的半桥结构，特别适合电机驱动等高功率密度应用。

面对快速发展的新能源汽车、光伏发电、工业自动化和数据中心市场，东芝正在平衡技术创新与市场需求。公司计划在2026年推出第五代T5G碳化硅产品，这一代产品将基于8寸晶圆制造，相比目前的6寸晶圆产品在性能和成本方面都将有所提升。

在产品策略选择上，东芝坚持以技术为主导，注重长期可靠性。MOS、IGBT和碳化硅三类产品各有适用场景：碳化硅在高效能、小型化方面具有绝对优势，特别适合新能源汽车应用；IGBT在长期可靠性方面表现出色，在传统工业应用中仍占重要地位；MOS器件则在特定的车载电子系统中发挥关键作用。

“我们相信通过合作的方式才能更好地满足中国市场对性价比和开发速度的要求，”东芝技术人员总结道。这种开放合作的态度，结合东芝在技术和品质方面的深厚积累，为其在中国市场的长期发展奠定了坚实基础。

在技术快速迭代与市场激烈竞争的双重挑战下，东芝电子元件正通过技术创新和合作共赢的策略，在功率半导体的广阔天地中稳步前行，为构建更加高效、可靠的电子系统贡献着自己的力量。

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