與去年相比，2020年半導體功率器件市場整體景氣度有所下降，細微處則是各大應用領域高低相間。大中國區三菱電機半導體應用技術總監宋高升表示，一方面，在家電領域，由于海外疫情遲遲未得到有效控制，導致變頻空調出貨量明顯減少，傳導至上游供應鏈則表現為變頻空調壓縮機驅動用智能功率模塊出貨隨之減少；另一方面，在工業領域受口罩機市場帶動，機器人伺服驅動器用功率半導體器件增加；X光機、CT機相關醫療儀器同樣帶動IGBT模塊需求增長。

作為功率半導體器件的深耕者，三菱電機有著敏銳的市場認知及判斷。事實上，只要談及現代半導體功率器件，很少有人會繞過三菱電機半導體，其首創的DIPIPM（智能功率模塊）一直引領行業發展。

24年，開創者的歷程

據了解，DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，其概念由三菱電機率先提出，并成功注冊商標。上世紀九十年代初，變頻空調正在日本大規模普及，由于應用在變頻空調控制器上的分立器件方案太復雜，而傳統的IPM方案成本又居高不下。為解決這一問題，1996年三菱電機福岡工廠首先設計出了DIPIPM，并進行了批量生產。

DIPIPM內置了驅動和保護，因此相比較分立方案，在模塊外部不再需要設計驅動保護，使得變頻電路設計與調試時間大大縮短，控制PCB板的面積也比分立方案明顯減小，與傳統IPM方案相比，成本具有明顯優勢，一推向市場，就受到了變頻空調客戶的青睞，日本主流空調器廠商的變頻方案也紛紛由分立方案或IPM方案轉向了DIPIPM 方案。

發展至今，DIPIPM走過了二十四個年頭，期間不斷進行升級換代，目前DIPIPM已至第7代。在變頻家電、工業等市場中，每年都有數千萬顆DIPIPM被應用；截至2020年上半年，DIPIPM 累計出貨量已超8億顆。宋高升補充道，從全球范圍來看，目前超過一半的機器人伺服驅動器采用了三菱電機的DIPIPM。

從家電到工業

DIPIPM誕生之初主要針對變頻家電（空調、冰箱、洗衣機），由于其作為功率半導體器件，是整個電子裝置的電能轉換與電路控制的核心。在人類所消耗的電能中，75%以上的電能應用需由功率半導體器件進行變換以后才能使用，因此DIPIPM應用范圍日益擴大，同時走向了需求更為廣闊的工業制造現場。

與家電領域相比，工業領域相對來說應用環境更為惡劣，對模塊的絕緣耐壓和過載倍數要求更高等。而在產品設計之初，三菱電機就充分考慮到產品應用的兼容性，使得產品應用領域不局限在某一領域，這也保障了DIPIPM能夠快速從民用家電領域快速切換到工業。

最近，為覆蓋不同功率范圍的產品應用，三菱電機為小功率低壓工業傳動市場開發了第7代超小型和小型DIPIPM，為中功率工業應用市場開發了第2代全碳化硅MOSFET模塊，為高壓大功率市場開發了高壓全碳化硅MOSFET模塊及混合碳化硅HVIGBT。

三菱電機第7代超小型DIPIPM

尤其在機器人伺服驅動領域，隨著智能制造的推進，為更好地發揮機器人性能并賦予其“智慧”，伺服驅動器產品逐漸出現驅控一體化、多軸驅動和高功率密度設計等趨勢，對功率器件的產品迭代也提出了更高的要求，如可以擁有更高結溫、輸出更大電流和開關噪聲低等。

三菱電機今年重點推薦的第7代超小型DIPIPM新品正契合了伺服驅動的演變趨勢，其最大結溫由之前的150℃提升至175℃，最大電流由35A擴展至40A。另外，三菱電機略微加寬了部分管腳底部的寬度，通過這一改進來有效降低PCB焊盤的溫度。對比第6代產品，新產品還有一大優勢是其EMI噪聲降低了10dB，對實際應用環境更加友好，能夠輕松勝任通用變頻器、伺服驅動器等電流過載倍數要求高的工業領域。

行業馬太效應凸顯

由于行業特性，功率半導體領域在技術準入、資本投入等方面設置了較高門檻，從了形成了較高的市場集中度，2019年全球前五大廠商占據了半壁江山。其中，三菱電機智能功率模塊市場份額第一。在基本穩定的市場競爭格局下，行業馬太效應愈發顯著，未來聚焦在頭部廠商的資源、市場爭奪戰將愈發激烈。

三菱電機如何保持目前市場地位并持續向上發展？宋高升認為，先發優勢、協同效應、產業閉環將成為公司取勝的關鍵所在。

具體來看，首先是先發優勢，上世紀90年代，三菱電機就展開了碳化硅功率半導體的基礎研究，三十年來積累了大量的工程經驗，許多領先的碳化硅功率芯片和模塊技術已先后得到了商業化認證，為下一代寬禁帶功率半導體的產業化打下了堅實的基礎。

其次，三菱電機本身作為一家綜合性電機和電子制造集團企業，旗下設有半導體、家電、工業自動化、交通、樓宇系統、能源系統等多個事業部，能夠為三菱電機半導體帶來協同研發、協同論證的優勢。三菱電機功率半導體在開發初期就會得到集團內其他事業部的支持，開發出來的工程樣品也可以率先在這些平行事業部中得到應用及可靠性論證。

同時，在三菱電機半導體事業部內已經形成了從功率芯片生產到模塊封裝，再到產品測試的完善產業鏈，塑造了完善的產業閉環。

優勢只是第一步，如何把優勢發揮出來增強產品力并最終轉化為市場份額，才是制勝的關鍵。目前，三菱電機已在變頻家電、工業、新能源、電動汽車、軌道牽引及電力傳輸等行業實現深度滲透，并針對不同行業應用推出了相應的解決方案，全面獲取客戶的認可及品牌忠誠度。

據悉，變頻家電行業需要封裝小、集成度高和對環境友好的功率模塊，三菱電機的功率半導體解決方案是雙列直插型智能功率模塊——DIPIPM和表面貼裝型智能功率模塊——SOPIPM。

工業和新能源市場需要集成度高和方便安裝的標準模塊，三菱電機的功率半導體解決方案是第7代IGBT模塊、第7代IPM和第2代碳化硅功率模塊。

電動汽車主驅需要高功率密度、液體冷卻和耐高溫運行的功率模塊，三菱電機的功率半導體解決方案是J1 A系列汽車專用IGBT模塊。

軌道牽引和電力傳輸則偏好高壓、大功率、高可靠性的功率模塊，三菱電機的功率半導體解決方案是最新的X系列HVIGBT、第2代混合碳化硅HVIGBT和第2代碳化硅高壓MOSFET模塊。

結語

作為功率半導體，其技術目標是提高功率集成密度，減少功率損耗，因此功率半導體的研發重點是以提高效率、增加功能、減小體積、不斷發展新的器件理論和結構為突口，促進各種新型器件的發明和應用。目前，國際上在下一代功率半導體器件領域的熱點研究方向是器件新結構和器件新材料。

在機器人伺服驅動器領域，宋高升認為現在談下一代功率器件還為時尚早。不過，基于高結溫RC-IGBT的智能功率模塊和基于碳化硅MOSFET的智能功率模塊都是不錯的技術路線。

事實上，三菱電機已經在幾年前就已完成混合碳化硅和全碳化硅智能功率模塊的開發，并在伺服驅動器上獲得成功應用。在2020年，三菱電機已經開始采用6英寸碳化硅晶圓技術和第2代碳化硅芯片技術。與第1代碳化硅功率模塊相比，第2代碳化硅功率模塊不僅降低了導通電阻，還提升了開通閾值電壓和短路能力，在優化設計的同時，更加方便使用。

宋高升表示，未來，在性價比允許的前提下，如果客戶采用SiC MOSFET智能功率模塊開發伺服驅動器，必將進一步提升伺服驅動器和伺服電機的功率密度并節省安裝空間。

原文標題：三菱電機半導體：從創新者到領導者

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責任編輯：haq