东芝开发了一种功率半导体,与传统产品相比,可将电源打开和关闭时的功率损耗降低多达 40.5%。安装在可再生能源系统、电动汽车 (EV)、铁路、工业设备等中的电源转换器可以变得高效。为实现碳中和(温室气体排放几乎为零)社会作出贡献。
东芝开发了“IGBT(绝缘栅双极晶体管)”,这是一种功率半导体。绝缘栅双极晶体管(IGBT)本质上是一个场效应晶体管,只是在漏极和漏区之间多了一个P型层。根据国际电工委员会IEC/TC(CO)1339文件建议,其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。
除了采用具有三栅电极的新结构外,东芝还开发了一种高精度开关控制技术。
三栅电极构造是指在结晶硅型太阳能电池单元的表面形成3条主栅线(bus bar)电极的构造,与原来采用两条主栅线电极的构造相比,可在增大采光面积的同时降低电极电阻,因此受到越来越多的采用。
因此,与传统的IGBT半导体相比,开关导通时的功率损耗降低了 50%,开关关断时的功率损耗降低了 28%(整体高达 40·5%)。
传统的 IGBT 具有一种权衡关系,即降低开关导通时发生的“传导损耗”,以及开关切换时发生的“开关损耗”增加,这是一个一直没有被解决的问题。通过采用新结构,成功地在不增加导通损耗的情况下降低了开关损耗。
东芝将在未来 2-3 年内确定商业化的问题,并争取早日实现商业化。该半导体的详细信息将在5月30日至6月3日在线举行的功率半导体国际会议“ISPSD2021”上公布。
对于加快半导体的发展,东芝一直在投入大量资金。
东芝在 2019-2023 财年的五年内投资约 1000 亿日元,以增加用于电机控制等功率半导体的生产。要使得2023财年产能较2018财年末增加50%。为此扩建了石川县能美市现有工厂,并引进公司首条12英寸晶圆功率半导体生产线。汽车和工业设备的进一步节能对于实现无碳社会必不可少,通过积极的投资来捕捉对节能关键设备的需求。
东芝将扩大以制造子公司加贺东芝电子(石川县能美市)为中心的功率半导体产能。 8英寸晶圆制造设备将陆续带入扩建后的洁净室。 2020年底引进了12英寸晶圆中试线,开始生产。
此外,东芝集团旗下日本半导体(岩手县北上市)大分工厂(大分市松冈市)的功率半导体产能已部分外包,已经纳入增产计划。不过,东芝正在与台湾半导体巨头联合微电子(UMC)洽谈出售旗下大分工厂等事宜,目前的增产计划还没有见到变化。
东芝的功率半导体在高达300伏特的低耐压金属氧化膜半导体场效应晶体管 (MOSFET) 方面具有优势。它广泛安装在空调等家用电器以及汽车和FA设备中,电气化程度越来越高,主要用于电机控制应用。据公司测算,低压MOSFET国内市场占有率高达31%,而海外市场占有率低至3%,未来增长空间很大。
根据富士经济(东京中央区)的最新调查,全球功率半导体市场预计2030年比2019年要增长46.4% 。