三菱電機SiC器件的發(fā)展歷程

三菱電機從事SiC器件開發(fā)和應用研究已有近30年的歷史，從基礎研究、應用研究到批量商業(yè)化，從2英寸、4英寸晶圓到6英寸晶圓，三菱電機一直致力于開發(fā)和應用高性能、高可靠性且高性價比的SiC器件，本篇章帶你了解三菱電機SiC器件發(fā)展史。

三菱電機從上世紀90年代已經(jīng)開始啟動SiC相關的研發(fā)工作。最初階段，SiC晶體的品質并不理想，適合SiC的器件結構和制造工藝仍處于探索階段，但研發(fā)人員堅信SiC MOSFET是能夠最大限度發(fā)揮SiC材料優(yōu)異物理性能的器件，因此一直致力于相關研發(fā)。

三菱電機于2003年開發(fā)出耐壓2kV的小芯片SiC MOSFET，并于2005年開發(fā)出耐壓1200V、電流10A的SiC MOSFET樣片。對10A的SiC MOSFET進行動態(tài)特性評估，結果表明，與Si IGBT相比，開關損耗可顯著降低。隨后，三菱電機繼續(xù)開發(fā)大電流芯片、3.3kV高耐壓芯片以及集成各種功能的SiC MOSFET器件，并將持續(xù)致力于開發(fā)高性能、高可靠性且易于使用的SiC MOSFET器件。

三菱電機集團內部擁有器件開發(fā)、電力電子應用開發(fā)和系統(tǒng)開發(fā)等部門。利用這一優(yōu)勢，三菱電機在開發(fā)SiC芯片的同時，也率先著手開發(fā)SiC MOSFET逆變器。2007年，制造了應用SiC MOSFET的3.7kW逆變器，結果顯示可將逆變器損耗降低50%。2009年，制造出了11kW和20kW逆變器，根據(jù)驅動條件的不同，逆變器損耗可降低70-90%。這一時期，SiC晶圓的品質得到加速改善，SiC工藝相關技術知識也在不斷積累，大家對SiC功率器件的實際期望也在不斷提高。然而，由于擔心柵極氧化膜的可靠性，一些制造商對SiC MOSFET仍持懷疑態(tài)度。

三菱電機很早就開始著手SiC器件應用的系統(tǒng)開發(fā)。2010年，三菱電機率先將采用SiC SBD的混合DIPIPM應用到空調產(chǎn)品中并實現(xiàn)產(chǎn)品化。2011年，開發(fā)出1200A/1700V的大功率混合SiC模塊，并將其應用于地鐵的主逆變器中。關于SiC MOSFET，三菱電機于2013年將3.3kV全SiC模塊成功應用于軌道車輛主逆變器中，并實現(xiàn)產(chǎn)品化。3.3kV全SiC模塊已應用于包括高速列車在內的眾多軌道車輛主逆變器中，并已投入商業(yè)化運營。此外，三菱電機分別于2015年和2016年，將SiC MOSFET成功應用到工業(yè)用IPM和家電用DIPIPM中，實現(xiàn)了產(chǎn)品化，有助于降低系統(tǒng)的損耗。尤其是SiC MOSFET在軌道車輛主逆變器中的應用，對行業(yè)產(chǎn)生了巨大影響，并加速了SiC MOSFET的產(chǎn)品化和普及。

關于三菱電機SiC器件的開發(fā)和生產(chǎn)線，三菱電機于2000年建立了2英寸和3英寸的生產(chǎn)線，在2009年建立了4英寸生產(chǎn)線并實現(xiàn)了產(chǎn)品化。在2010年代后期，建立了6英寸生產(chǎn)線，也是目前的主要生產(chǎn)線。未來，晶圓供應商和設備制造商都希望轉向8英寸晶圓生產(chǎn)線，三菱電機也正在開發(fā)8英寸生產(chǎn)線，計劃于2026年開始運行。今后，隨著SiC器件在電動汽車、新能源等市場領域的大幅擴大，8英寸生產(chǎn)線的投入將有望大幅降低成本、提高生產(chǎn)效率。

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三菱電機創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2024年3月31日的財年，集團營收52579億日元（約合美元348億）。作為一家技術主導型企業(yè)，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業(yè)信譽在全球的電力設備、通信設備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發(fā)和生產(chǎn)半導體已有68年。其半導體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。