功率半导体：节能应用显身手中国市场现商机

作者：冯晓伟　　6月4日，为期3天的“PCIM China 2009”展会在上海光大会展中心落下帷幕。在展会期间，国内外知名功率半导体厂商向与会观众展示了众多新产品和高能效解决方案；同时，参展企业也纷纷表示对中国功率半导体的市场前景充满信心。　　新产品亮相PCIM展　　一年一度的PCIM展是功率半导体领域的盛会，同时也是业内企业展示新技术、新产品的舞台。在今年的展会上，英飞凌推出IGBT(绝缘栅双极晶体管)MIPAQ base模块，该模块是变频器的核心部件。在传统的变频器中，通常要在IGBT模块外部加装电流
传感器，而据来自英飞凌科技工业及多元化电子市场事业部的梁知宏主任工程师介绍，MIPAQ base模块集成了3个专门用于测量输出电流的取样电阻，这些集成取样电阻可以承担以前由外部电流传感器执行的各项任务，因此，系统可以节省昂贵的外部电流传感器，同时压缩了空间，对变频器PCB的影响也将明显减少。此外，MIPAQ base模块能够将取样电阻产生的热量更好地分配到散热器上。　　梁知宏同时表示，MIPAQ系列包括三大产品，除了已经量产的MIPAQ base模块之外，还包括MIPAQ sense模块(集成全数字化电流测量功能，提供电流隔离输出信号)和MIPAQ serve模块(集成了驱动/温度检测元件)。MIPAQ系列IGBT模块有助于以较低的成本设计出功能强大、结构紧凑并且节能环保的中低功率变频器。　　三菱电机则带来了他们的第六代IGBT模块。从技术发展的历程来看，三菱电机第三代IGBT采用3微米平面技术，第四代IGBT采用1微米沟槽型技术，第五代IGBT采用1微米的CSTBT(载流子存储式沟槽型双极晶体管)技术，那么，第六代产品有哪些新的变化呢？三菱电机机电(上海)有限公司董事总经理森敏在接受《中国电子报》记者采访时表示，第六代IGBT芯片比前一代产品的芯片更薄，并采用优化载流子存储层的掺杂分布和精细图形工艺的沟槽型IGBT硅片，进一步降低了模块的开关和通态损耗。　　绿色成“主色调”　　来自国内的江苏宏微科技有限公司则向业界展示了多款产品，除了功率半导体模块之外，该公司推出的动态节能照明电源产品尤为引人注目。该公司用“更高效”、“更节电”、“更环保”、“更安全”来概括其动态节能照明电源产品的特色。所谓高效，是指该产品由高频大功率新型电力电子器件对交流工频电压进行调幅控制，实现了智能动态调节，转换效率高；所谓节电，是指该产品可根据用户要求和使用现场实际需要进行精准、无极调压，实现15%-60%的可控节电率；所谓环保，是指该产品在生产过程中极少使用有色金属，在使用过程中其输出电压为纯正弦波，不污染电网；所谓安全，则是指该产品具有优先保障照明的合理设计，输出电压无极精确可调，解决了电磁类产品难以克服的“熄灯”和“烧灯”难题。　　变频家电也是业界关注的焦点。“三菱电机不断开发出新的功率器件来满足变频家电的需求。”森敏告诉本报记者，“我们开发的DIPIPM(双列直插式智能功率模块)模块集成了功率器件及其驱动保护芯片，从而大大减少电力损耗，达到节能的目的。DIPIPM模块是控制压缩机电流、空调变频器节能的关键元件。我曾经做过估算，如果中国去年生产的全部空调都使用最新的DIPIPM，其每年节省的电能大约相当于中国三峡电站半年的发电量。”　　除了照明电源产品和变频家电之外，功率器件在电动汽车和可再生能源等领域的应用也为本届展会在绿色节能方面增添了亮色。传统的汽车是依靠发动机提供动力，混合动力汽车和电动汽车则需要电动机，电池提供的直流电需要通过逆变器转换为交流电之后才能用于驱动电动机，因此，混合动力汽车和电动汽车都需要配置了功率模块的驱动器，半导体厂家针对这些
新能源汽车的需求推出了相应的功率器件和功率模块。来自德国的赛米控展出了新一代SKAI产品，该产品是可用于电动和混合动力汽车的IGBT模块。该产品在典型的车辆加速周期(小于1分钟)内提供了超强的过载能力，采用烧结技术连接半导体芯片，将热循环能力提高了5倍，同时也提高了最高结温。除了驱动器、传感器和保护功能，新产品还包括一个集成的完全可编程信号处理器，集成的EMI滤波器确保无干扰运行。　　功率器件和模块在风力发电中起到变流的作用。赛米控商业贸易(珠海)有限公司应用经理刘义享在接受《中国电子报》记者采访时表示，由于风能是很不稳定的，因此需要将其转换成稳定纯净正弦波形的电输入到电网上去，这就需要通过控制功率器件开关来实现变流的过程。　　
中国市场被看好　　从去年下半年开始，由于国际金融危机的影响，全球功率半导体市场也受到很大的冲击；而中国政府推出的一系列刺激经济增长的政策却让企业看到了新的商机。　　根据中国的铁路建设规划和城市快速轨道交通线规划，电力机车、高速动车组和地铁车辆的需求将大幅度增加。英飞凌科技香港有限公司工业及家电功率器件高级经理马国伟告诉本报记者，上述车辆使用的主牵引变流器及辅助变流器为高压IGBT模块带来了高速增长的机遇；在电动汽车和混合动力汽车领域，中国“十城千辆”计划已于今年2月启动，IGBT是发电机和马达驱动的关键器件。马国伟同时表示，作为重要的可再生能源，风力发电也得到中国政府的支持，IGBT模块及系统组件、双极型模块将为突破风电变流器这一瓶颈提供帮助。　　三菱电机机电(上海)有限公司董事总经理森敏同样看重中国政府在铁路基础建设上的投资，他表示，中国的铁路基础建设将为半导体行业带来更多的商机。除此之外，森敏认为中国在3G移动通信领域的建设也会带动功率器件市场的发展，因为通信基础设施的建设会用到通信专用的电源，而这些电源也需要使用功率模块。