三菱电机在功率半导体领域实现技术跨越,展现行业领导力

2025-12-12 15:39:16
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三菱电机在功率半导体领域实现技术跨越,展现行业领导力

在2025年PCIM Asia展会期间,三菱电机展示了其在功率半导体领域的最新技术成果,涵盖多个应用方向,包括面向中功率空调的Compact DIPIPMTM与SiC SLIMDIP模块、新能源领域的第8代IGBT模块、专为电动汽车设计的J3系列SiC模块,以及适用于轨道牵引和高压输电的SBD嵌入式SiC模块。

(展台图片)

9月24日,三菱电机在上海举办了一场以“创新功率器件构建可持续未来”为主题的媒体发布会。三菱电机机电(上海)有限公司半导体事业部总经理赤田智史、功率器件制作所资深研究员Gourab Majumdar博士、产品战略部部长野口宏一郎博士分别介绍了公司业务概况、技术路线图与新一代产品亮点。Majumdar博士、野口博士、赤田智史及市场总监陈伟雄共同参与了媒体问答环节,就产品、技术趋势及市场战略进行了深入交流。

业务发展:营收与利润双创新高,战略聚焦构建核心竞争力

三菱电机深耕半导体领域超过69年,凭借多项核心专利与产业化能力,在电力设备、通信设备、工业自动化及家用电器等多个市场占据关键地位。其功率半导体广泛应用于变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车、模拟与数字通信系统等领域,为行业高效运行和绿色转型提供支撑。

2025财年(2024年4月—2025年3月),三菱电机实现营业收入55,217亿日元、营业利润3,918亿日元,创下历史新高。尽管面临汇率波动,2026财年预计营收将达54,000亿日元,营业利润有望进一步增至4,300亿日元。

在半导体业务方面,2025财年营收为2,863亿日元,营业利润406亿日元,主要得益于光通信器件需求上升和产品结构优化。2026财年,业务收入预计增至2,900亿日元,营业利润预计为310亿日元,尽管利润略有下降,但公司仍在功率器件和光器件领域持续加大投入,增强市场竞争力。

为提升产能,公司计划于2025年11月在熊本县启动8英寸SiC晶圆新工厂,2026年10月在福冈县投产模块封装与测试新工厂。

技术路线:硅基与碳化硅并行发展

在本次发布会中,Majumdar博士详细介绍了三菱电机在硅基与碳化硅基功率器件领域的技术布局。公司持续推动硅基IGBT与碳化硅MOSFET的协同发展。

硅基IGBT已迭代至第8代,通过CSTBT技术、超薄晶圆、分段门结构和深层缓冲等创新手段,显著降低导通与开关损耗,提升器件可靠性。第8代产品采用双段式门极结构,优化了dv/dt与di/dt控制,适应更多应用场景。

碳化硅方面,公司已推出第4代沟槽栅SiC-MOSFET,具备高栅极可靠性和低导通电阻。通过沟槽底部电场缓解层、侧壁P-well结构及JFET掺杂优化,其比导通电阻较传统平面栅设计降低50%以上。公司计划每两年推出一代新型SiC-MOSFET,持续引领行业技术演进。

碳化硅技术突破:高性能量产与高压扩展

三菱电机在碳化硅功率器件上取得关键进展,Majumdar博士在发布会上展示了SiC-MOSFET在电动汽车和可再生能源中的应用。

第4代SiC-MOSFET采用沟槽栅结构,相比平面栅设计,比导通电阻降低超过50%。其关键优化包括:沟槽底部电场缓解层提升栅极可靠性、侧壁P层注入降低寄生电容并优化开关特性,以及高浓度JFET区减少导通电阻。

为解决双极性退化问题,公司推出两种方案:中低压应用采用质子注入层,寄生体二极管电流承受能力提升至传统方案的1.67倍;高压应用采用SBD嵌入式结构,芯片面积缩减54%,且无退化风险。

未来技术路线显示,三菱电机将持续按照“两年一代”的节奏推出新产品:2028年推出第5代,2030年推出第6代。同时,电压等级将从现有的1.7kV/3.3kV扩展至2.5kV/6.5kV,满足新能源发电与高压输配电的应用需求。

新品发布:模块化创新引领产业升级

三菱电机在此次发布会上集中展示了多款面向不同市场的功率模块,包括Compact DIPIPMTM、SiC SLIMDIP、第8代IGBT LV100模块、J3系列SiC模块及Unifull系列SBD嵌入式SiC模块,其核心优势在于高效、低损耗与高可靠性。

  • Compact DIPIPMTM:适用于变频家电和工业应用,提供30A/600V与50A/600V两种型号,样品已于9月22日开始发售。该模块采用第3代RC-IGBT,封装尺寸缩减至Mini DIPIPM的53%。新增桥臂短路保护互锁功能,有助于简化逆变器设计,并支持-40°C低温环境运行。
  • SiC SLIMDIP:专为住宅空调设计,提供全SiC与SiC+Si RC-IGBT并联两种配置,分别可实现约79%与47%的功率损耗降低。与现有硅基SLIMDIP封装完全兼容,便于家电厂商实现能效升级。
  • 第8代IGBT LV100模块:通过双段式分裂栅(Split Gate)及深层缓冲层(CPL)设计,降低导通与开关损耗。在标准100×140×40mm封装下,额定参数从第7代的1200V/1200A提升至1800A,输出功率提升25%,适用于光伏与风电逆变器。
  • J3系列SiC功率模块:专为电动汽车主驱逆变器设计,其中J3-T-PM模块具备1300V/350A额定能力,低电感设计与优化散热性能支持150–300kW主驱需求。J3系列还包括继电器模块(体积缩减60%)、标准化SiC芯片(750V/1200V)等,为客户提供灵活、低成本方案。
  • Unifull系列SBD嵌入式SiC模块:适用于高压输配电系统,额定电压3.3kV,电流200–800A。SBD嵌入式设计使芯片面积缩减54%,开关损耗降低58%,彻底消除双极退化风险。该模块已在全球HVDC输电与轨道交通系统中实现量产。

这些模块的推出将加速功率半导体行业向更高效率、更强可靠性与更低能耗方向演进。依托在SiC与硅基技术的双轨布局及产能扩张,三菱电机将持续优化产品结构,提升全球市场响应能力,并与产业链伙伴合作,推动关键领域的绿色发展。

未来展望:高压化与全球化战略并进

三菱电机将继续加大对功率半导体的研发投入,尤其在碳化硅及其他宽禁带半导体材料的应用方面。公司计划在熊本县和福冈县分别建设8英寸SiC晶圆和模块封装测试工厂,以提升产能与制造效率,满足全球市场需求。

技术演进方面,SiC模块将按照“两年一代”的节奏推进:2026年推出第5代,2028年推出第6代。电压等级将逐步从1.7kV扩展至2.5kV,3.3kV提升至6.5kV,以覆盖可再生能源、固态变压器与高压输电等应用场景。在硅基领域,第9代IGBT的研发也在进行中,将探索多栅极与双面控制等新结构,持续突破功率器件的性能边界。

三菱电机将继续携手全球伙伴,依托其在低损耗、高可靠性功率器件领域的领先优势,推动行业迈向更高效、更绿色和更智能的发展阶段,助力实现全球能源转型与可持续发展目标。

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