富士电机:差异化竞争战略加大优势产品投入

  近年来,为防止全球气候变暖,打造安全、安心、可持续的社会,能够高效利用能源、为节能做贡献的电力电子技术备受期待。其中,作为民生、汽车、可再次生产的能源等多个领域中使用的电力转换装置的关键器件元件,功率半导体的需求日益增加。

  身为全球知名的功率半导体提供商,富士电机携丰富的产品线亮相PCIM Asia 2023上海国际电力元件、可再次生产的能源管理展览会。面向可再次生产的能源、电动汽车、变频家电、轨道牵引、工业自动化等领域的第七代X系列IGBT模块、RC-IGBT、SiC (全碳化硅/混合型),并提供了覆盖市场主流以及符合业界未来需求的:Dual-XT、STD、HPnC、Small-IPM等封装,在展会上强势吸睛,吸引了众多参展观众驻足。

  富士电机(中国)有限公司董事、副总经理、半导体营业本部本部长小田切亨(右)、半导体营业统括部统括部长徐国伟(左)

  展会现场,富士电机(中国)有限公司董事、副总经理、半导体营业本部本部长小田切亨、半导体营业统括部统括部长徐国伟共同为《变频器世界》的读者分享了本次展会带来的重点产品以及未来的产业布局等。

  第七代产品X系列IGBT和RC-IGBT是本次展会的亮点产品。X 系列IGBT连续最高工作结温可达到175度,输出电流最高可增加30%,并且比上一代产品体积更小,可以帮助逆变器运行功耗降低10%,更好地让整机设备节省能源和电力成本上发挥效应。而作为X芯片的一个扩展:RC-IGBT,该器件将传统IGBT芯片和FWD集成在单个芯片上,和之前产品相比,封装面积减少25%、发热减少33%,同时因芯片间发热均匀而带来了较高的稳定性,同封装下能支持更高功率所需的输出电流。

  此外,第二代1200V/1700V全SiC模块也是富士电机本次重点展示的产品。封装主端子部分采用层压结构,降低了内部电感。另外模块的封装外形继续保持了与传统的硅模块的封装兼容,避免客户在系统结构上做重新设计,节省开发资源。

  据徐国伟介绍,富士电机的功率半导体器件大范围的应用于电力电子各领域。在小功率设备领域,开发并提供了家电产品电机驱动系统用Small-IPM,小功率UPS及工业电源用SJ-MOSFET。

  在中功率设备领域,Dual-XT,STD等封装的IGBT模块可用于通用变频器,机床与机器人的伺服电机控制,商用空调的电机控制及UPS。在车载用途方面,开发了用于xEV 的电机控制的车规级IGBT模块。在大功率设备领域,如可再次生产的能源的太阳能PCS及风力发电变流器中也大量使用了Dual-XT(X及RC-IGBT芯片),HPnC等封装的模块。此外,还开发了具有更低损耗,高耐压,高温工作等卓越特点的下一代功率半导体——碳化硅(SiC)功率半导体器件。

  近年来,推进能源减排及低碳转型成为社会各界共同关注的课题,富士电机提供利用世界最先进的技术的IGBT模块,用于环保、节能和自动化领域。同时,特别专注于可以为碳中和做出贡献的电动汽车、风力发电和太阳能发电领域,努力提升产品性能和质量,以更好的服务客户。小田切亨表示,目前富士电机在太阳能、风电领域已经占据头部企业的主要市场占有率。电动汽车领域还处于一个发展期,还在推广封装产品。

  富士电机始终致力于产品的技术革新以满足电力电子装置对于功率半导体模块的小型化,低损耗及高可靠性应用的需求。小田切亨进一步解释道,从芯片层面来说,不断的优化结构,芯片会做得更薄,能充分降低它的损耗。从封装角度而言,富士电机也在不断开发新的封装,配合客户整体的组装应用。

  随着市场对功率器件小体积、大电流、高功率密度的追求越来越迫切,碳化硅成为了下一代功率器件的发展趋势。富士电机早在2014年就推出了平面结构的全碳化硅模块应用在本社电力电子部门研发的光伏逆变器(1MW)中。相比较于传统的硅模块,损耗能够更好的降低7成左右,达到了当时的业界最高效率98.8%,获得了市场的广泛好评。2018年推出了基于第一代沟槽栅结构的全碳化硅模块。开发中的第二代SiC-Mosfet,通过芯片减薄和沟槽间距微细化技术T单位面积的导通电阻比第一代降低了23%。另外模块内部的端子结构也进行了重新设计,大幅度的降低了模块的寄生电感。模块的封装外形将继续保持与传统的硅模块的封装兼容避免客户在系统结构上做重新设计,节省开发资源。

  “目前,富士电机拥有全碳化硅功率器件,以及混合碳化硅器件产品,进一步满足了用户在新产品研究开发上的需求并且已经大批量使用于日本新干线。”小田切亨表示,富士电机生产的碳化硅功率器件主要面向EV、风力发电、太阳能发电、高压变频器等各类高压应用。

  富士电机十分重视中国市场,2013年就在深圳设立了功率半导体的封装工厂,随着产能的提升及产线的扩大,目前已能生产全系列的封装产品。2022年,富士电机还和中国一汽合资建立厂区,专门生产新能源汽车的车载功率半导体模块。

  当下中国功率半导体厂商正在快速崛起,小田切亨认为,这些厂商未来占据一定的市场占有率是能预见的。而良性的竞争环境不仅能提升整个业界的技术水平,更能激发出富士电机的积极性,去开发领先对手的产品。

  当然,富士电机在行业中保持一马当先的优势也是有秘诀的。小田切亨笑着表示,富士电机也采取了差异化竞争的战略,在一些区别化/优势产品上加大投入。比如慢慢的开始研发的第8代IGBT和第3代SiC,都在加速研发中,并争取尽快在行业中量产。

  今年恰逢是富士电机成立的100周年,小田切亨表示,承蒙广大新老客户的厚爱,富士电机才能走到今天。富士电机将始终面向未来、不停地改进革新,按照每个客户的诉求,开发出适合客户应用的新产品。此外,富士电机预计未来工业自动化领域的产业升级将会继续深化进行,光伏和风力发电、电动汽车等新能源产业也将会保持持续的快速地增长。因此,富士电机也将重点布局新能源领域,今后会促进加大在中大容量模块的投入。

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