進(jìn)博會(huì)上的東芝：功率半導(dǎo)體的技術(shù)差異化與合作新局

東芝2023年私有化之前，我們就在持續(xù)關(guān)注這家公司的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)——此前基于其業(yè)務(wù)類型劃分，東芝的半導(dǎo)體產(chǎn)品位列其電子器件與存儲(chǔ)解決方案（Electronic Devices & Storage Solutions）。截止FY23 Q2，這項(xiàng)業(yè)務(wù)的凈銷售額占到整個(gè)集團(tuán)營(yíng)收的大約1/4。

再往后我們對(duì)東芝半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的發(fā)展情況就不甚了然了——不過從東芝現(xiàn)在仍 HYPERLINK "https://www.global.toshiba/content/dam/toshiba/ww/ir/corporate/finance/pdf/tpr2024q4e.pdf" 來看，F(xiàn)Y2024（2025年5月15日）的銷售額、營(yíng)業(yè)利潤(rùn)、凈利潤(rùn)相比FY2023都實(shí)現(xiàn)了可觀的增長(zhǎng)。在前不久進(jìn)博會(huì)的采訪中，東芝（中國(guó)）副總裁仲秋表示現(xiàn)階段東芝在中國(guó)的業(yè)務(wù)以半導(dǎo)體為主，且“半導(dǎo)體也是我們目前看到最大的市場(chǎng)機(jī)遇之一”。

從進(jìn)博會(huì)東芝展位的半導(dǎo)體板塊來看，東芝目前著眼的應(yīng)用市場(chǎng)，重點(diǎn)依舊在于汽車、工業(yè)設(shè)備，以及消費(fèi)設(shè)備上。東芝電子元件（上海）有限公司分立器件技術(shù)部1部副總監(jiān)屈興國(guó)在采訪中說，在半導(dǎo)體方向上，東芝關(guān)注重點(diǎn)包括新能源——涵蓋新能源發(fā)電、新能源汽車，以及工業(yè)應(yīng)用，這也是中國(guó)市場(chǎng)當(dāng)前看重的發(fā)展方向。

借著本次進(jìn)博會(huì)的展示，我們也有機(jī)會(huì)大致窺見現(xiàn)如今東芝半導(dǎo)體的發(fā)展重心，及其在中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與思路。

功率半導(dǎo)體看點(diǎn)：“差異化”是關(guān)鍵詞

從東芝官網(wǎng)列出的半導(dǎo)體產(chǎn)品類型來看，東芝的分立器件產(chǎn)品現(xiàn)在仍然有功率器件、隔離器件、小信號(hào)器件等品類。本次進(jìn)博會(huì)上，就分立器件產(chǎn)品，東芝展示的重點(diǎn)仍舊是IEGT和SiC MOSFET。

關(guān)注東芝的讀者對(duì)于IEGT這個(gè)名字應(yīng)該不會(huì)陌生，2022年的歷史文章里，我們就提過IEGT是東芝的IGBT改良型器件，東芝采用基于“柵極注入增強(qiáng)”的技術(shù)，注冊(cè)了專用產(chǎn)品名稱IEGT (Injection Enhanced Gate Transistor), 即：柵極注入增強(qiáng)型晶體管。屈興國(guó)表示，IEGT是現(xiàn)如今功率最大的單顆半導(dǎo)體器件之一。

經(jīng)過技術(shù)迭代，今年展示的產(chǎn)品之中“單顆器件的規(guī)格做到了6500V 2000A”?！霸诖酥埃覀兊腎EGT最高能做到4500V耐壓，現(xiàn)在東芝的最大功率器件就已經(jīng)來到了6500V”。屈興國(guó)介紹說，這些年IEGT始終在朝著高電壓、大電流的方向走。

在耐高壓方向上，“過去3300V, 4500V是主力產(chǎn)品，目前開發(fā)的已經(jīng)做到了6500V。”“耐壓越高，整個(gè)方案所需串聯(lián)的器件單機(jī)用量就越少?！鼻d國(guó)舉例說，“比如在海上風(fēng)電應(yīng)用之中，海上平臺(tái)要將交流電逆變?yōu)橹绷麟?，里面所需的換流閥。比如原本需要100個(gè)，（有了更耐高壓的器件）現(xiàn)在就只需要60個(gè)，這樣換流閥的體積、重量都大幅降低?！薄昂Ｉ掀脚_(tái)的成本非常高，提高空間利用率、降低重量，對(duì)于成本節(jié)約都非常有利?！?

大電流方向亦如是，“現(xiàn)有IEGT產(chǎn)品從1500A，做到2200A、3000A，現(xiàn)在東芝正在開發(fā)5000A的產(chǎn)品。以前需要兩顆、三顆并聯(lián)，現(xiàn)在就只需要一顆，就能達(dá)到相同的通流能力。如此一來也讓設(shè)備體積得以縮小?！苯?jīng)過器件結(jié)構(gòu)及技術(shù)上的演進(jìn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高電壓、大電流的支持。

具體到應(yīng)用，前兩年的采訪中，東芝就提過IEGT能夠用到整個(gè)能源鏈，包括發(fā)電、輸配電、用電，“現(xiàn)在在中國(guó)國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的是柔性輸配電”。

SiC MOSFET單管與模塊產(chǎn)品

SiC MOSFET（碳化硅MOSFET）產(chǎn)品方向上，除了單管產(chǎn)品，東芝這次也展示了最高3300V規(guī)格的SiC模塊?！?200V, 1700V，2200V的模塊也都有?！毖菔镜南到y(tǒng)方案中，有個(gè)“用單管去做大概3000W的逆變器”，也作為“設(shè)計(jì)參考方案提供給客戶”。據(jù)說東芝的SiC模塊產(chǎn)品很早就已經(jīng)應(yīng)用到了日本的牽引、軌道交通市場(chǎng)，爾后東芝就開始推單管產(chǎn)品。

屈興國(guó)表示，東芝的SiC產(chǎn)品相較國(guó)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手“走技術(shù)差異化路線”：“我們的SiC MOS管里面集成了SBD（肖特基勢(shì)壘二極管）?！薄耙话愠Ｒ?guī)的SiC MOS用本體二極管——也就是自帶的PN結(jié)。在它導(dǎo)通時(shí)，上下兩邊的壓降（正向?qū)〞r(shí)的電壓降）會(huì)達(dá)到3-5V?！薄岸赟iC MOS上集成SBD，這個(gè)值可以控制在1.5V左右，損耗更小?！?

“而且對(duì)本體二極管而言，如果長(zhǎng)期有電流流過，對(duì)主體MOS管是會(huì)造成影響的，導(dǎo)通電阻值會(huì)漂移?！奔蒘BD可令MOSFET主體特性保持穩(wěn)定，長(zhǎng)期可靠性更好，“而且RDS(on)能做得更穩(wěn)定?！?

東芝的6寸SiC晶圓

在面向不同的應(yīng)用市場(chǎng)時(shí)，東芝也基于可靠性來應(yīng)用對(duì)應(yīng)的功率器件產(chǎn)品。比如屈興國(guó)再度提到海上風(fēng)電對(duì)可靠性要求極高，無論是特殊工況、不可維修性，還是為期可長(zhǎng)達(dá)20年的長(zhǎng)期工作需求。“我們對(duì)于硅基IGBT/IEGT或者M(jìn)OSFET，在工藝、材料各方面都有著更長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，可靠性自然也更高?！?

而相對(duì)的SiC、GaN等新型器件具備更出色的性能和效率，“SiC的優(yōu)勢(shì)在于效率更高，體積更小、頻率更高。比如用在新能源車上，能夠把控制器做得更小，減輕整車重量，提高續(xù)航里程?！?

屬于東芝的本地策略：合作、參考設(shè)計(jì)

今年的PCIM Asia活動(dòng)上，東芝攜手基本半導(dǎo)體亮相展會(huì)，主要展示雙方合作的產(chǎn)品與解決方案。兩家合作的一個(gè)方向，就在于通過聯(lián)合研發(fā)：東芝提供芯片裸die，基本半導(dǎo)體將其實(shí)現(xiàn)為功率模塊產(chǎn)品。這實(shí)際上也是東芝現(xiàn)如今在中國(guó)國(guó)內(nèi)推廣產(chǎn)品的一種方式：為合作伙伴提供芯片。

“東芝與國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體廠商合作，即便雙方也做同類型的器件產(chǎn)品，卻也能實(shí)現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品的互補(bǔ)，達(dá)成共贏?！薄皷|芝的芯片產(chǎn)品具備高可靠性、高性能的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)的廠商可以用東芝的芯片去實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)的差異化。”這在我們看來屬于東芝的國(guó)產(chǎn)化路線，“原本的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，也能一起做市場(chǎng)?！?

“更多原本是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的同行，現(xiàn)在也可以是東芝的合作伙伴?！鼻d國(guó)預(yù)期這個(gè)方向的業(yè)務(wù)量未來會(huì)越來越大。據(jù)說在這套模式下，東芝面向合作伙伴提供裸die，合作伙伴完成封裝并做成模塊產(chǎn)品；在此過程中，東芝甚至提供模塊參考方案，客戶可基于此做評(píng)估和參考。

“國(guó)內(nèi)的合作伙伴在產(chǎn)品落地方面比我們強(qiáng)，而且客戶群也更廣泛?！蓖ㄟ^這樣的合作，滿足市場(chǎng)需求，就能實(shí)現(xiàn)效率的最大化。雖然現(xiàn)在沒有任何消息顯示東芝有在中國(guó)做供應(yīng)鏈本土化的規(guī)劃，但顯然這可以認(rèn)為是東芝在半導(dǎo)體領(lǐng)域，在中國(guó)擴(kuò)大收益最便利和直接的方式?！爱?dāng)然我們本身也會(huì)加強(qiáng)FAE、本土技術(shù)支持等方面的工作?！?

東芝面向汽車的主驅(qū)變流器芯片產(chǎn)品家族，包括未來規(guī)劃…

面向汽車的HPD、SSC、DSC產(chǎn)品展示…

如此一來，從芯片到系統(tǒng)級(jí)解決方案相關(guān)的業(yè)務(wù)上，東芝也就均有涉足。有關(guān)系統(tǒng)級(jí)解決方案，東芝在進(jìn)博會(huì)上特別展示了“半導(dǎo)體參考設(shè)計(jì)中心”。東芝在介紹中說，該中心以虛擬平臺(tái)的形式運(yùn)營(yíng)，面向工業(yè)設(shè)備制造商、汽車相關(guān)企業(yè)、能源與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的系統(tǒng)集成商、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)企業(yè)等，以線上的方式為客戶提供設(shè)計(jì)支持和技術(shù)信息服務(wù)。

這個(gè)虛擬中心提供產(chǎn)品選型支持、系統(tǒng)設(shè)計(jì)模板，另外還有技術(shù)咨詢與定制支持、評(píng)估與驗(yàn)證支持。簡(jiǎn)單來說，就是面向不同的應(yīng)用提供參考設(shè)計(jì)，是一套完整的解決方案、設(shè)計(jì)模板，也可以根據(jù)客戶需求來定制設(shè)計(jì)。值得一提的是，設(shè)計(jì)模板涵蓋了電路圖、PCB布局、軟件驅(qū)動(dòng)等完整的設(shè)計(jì)資料，甚至還提供應(yīng)用筆記、設(shè)計(jì)指南等更詳盡的資料。

半導(dǎo)體參考設(shè)計(jì)中心的一部分參考設(shè)計(jì)展示，比如其中有可應(yīng)用于AI服務(wù)器、工業(yè)品等領(lǐng)域的SiC高效電源解決方案（左下）；還有三相電源模塊等…

“客戶如果對(duì)某個(gè)設(shè)計(jì)感興趣，也可以聯(lián)系我們的工程師，乃至去做定制?！闭刮滑F(xiàn)場(chǎng)展示了不同的參考設(shè)計(jì)方案，例如家電用到的風(fēng)機(jī)——“除了東芝的器件之外，也會(huì)有其他的周邊器件，包括中國(guó)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體企業(yè)的產(chǎn)品...”如此一來，不僅“讓客戶快速了解東芝器件及其構(gòu)成的方案”、“便于上手”、“讓東芝更靠近客戶”，而且“基于參考設(shè)計(jì)做功能測(cè)試”也省去了客戶搭建平臺(tái)的麻煩，“電磁兼容、散熱、安全等方面都少走彎路”，提升了效率。

屈興國(guó)告訴我們，東芝很早以前就為客戶提供參考設(shè)計(jì)，只不過現(xiàn)在將其系統(tǒng)化以后“完善成了虛擬平臺(tái)”，并在進(jìn)博會(huì)上“秀出來”。與此同時(shí)，東芝雖然只是半導(dǎo)體企業(yè)，但“必須站在市場(chǎng)角度去做產(chǎn)品開發(fā)”，“要了解客戶需要什么”。故而東芝依托日本的應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)來打造這些參考設(shè)計(jì)。

展會(huì)上展示的部分參考設(shè)計(jì)，大部分圍繞工業(yè)、汽車、家電，具體到電源、電機(jī)控制等，比如前文提到的基于SiC MOSFET的逆變器應(yīng)用也在其中?！拔覀儾⒉皇窃谫u方案，這些方案是免費(fèi)給到客戶的?！爆F(xiàn)階段東芝似乎也還沒有將參考設(shè)計(jì)及系統(tǒng)方案直接轉(zhuǎn)為營(yíng)收的打算。只不過我們認(rèn)為，這無疑會(huì)帶動(dòng)?xùn)|芝芯片與器件產(chǎn)品的銷售。

東芝方面表示，“我們也將持續(xù)強(qiáng)化參考設(shè)計(jì)中心的功能，為客戶提供更高附加值的技術(shù)服務(wù)?！?

市場(chǎng)“結(jié)構(gòu)性復(fù)蘇“，看好未來

實(shí)際上，東芝在進(jìn)博會(huì)上的展示遠(yuǎn)不僅有半導(dǎo)體，及本文格外關(guān)注的IGBT/IEGT、SiC MOSFET，同樣出展的還有像是過去兩屆進(jìn)博會(huì)均有亮相的綠色能源解決方案——如鈦酸鋰電池（LTO）、智能配電解決方案、CCS/CCUS等，其中的不少技術(shù)與產(chǎn)品過去兩年都完成了在中國(guó)的應(yīng)用擴(kuò)展與深化。（比如仲秋提到鈦酸鋰電池在軌道交通的應(yīng)急電源、港口起重機(jī)等方向上都得到了應(yīng)用，目前還在嘗試開拓火力發(fā)電調(diào)頻、礦山卡車等應(yīng)用場(chǎng)景）

總的來看，“我們的綠色解決方案能夠有效提高系統(tǒng)效率”，比如他舉例東芝水電設(shè)備（杭州）有限公司所用的一套方案，達(dá)成了充分的節(jié)能…乃至東芝還有利用AI技術(shù)來預(yù)測(cè)發(fā)電的技術(shù)方案…此類以雙碳為目標(biāo)的方案通過“降低能源消耗成本”獲得了不少新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

醫(yī)療方向上，東芝首次展示了AI疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)——能夠基于體檢數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)未來生活習(xí)慣病風(fēng)險(xiǎn)、給出健康建議；及仲秋在采訪中特別提及的重離子放療系統(tǒng)——“正嘗試引入中國(guó)，為國(guó)內(nèi)的癌癥患者治療提供先進(jìn)的技術(shù)服務(wù)”，“這也是我們看到的一大機(jī)遇”。

有這些機(jī)會(huì)點(diǎn)及市場(chǎng)的開拓，也就不難想見私有化之后的東芝在2024財(cái)年交出的成績(jī)單顯著優(yōu)于以往。把眼光放回到半導(dǎo)體市場(chǎng)，東芝在總結(jié)半導(dǎo)體、功率器件產(chǎn)品上的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)時(shí)提到，“東芝不僅在日本本土，在亞洲、歐美市場(chǎng)也有廣泛布局，尤其在中國(guó)市場(chǎng)，在工業(yè)設(shè)備、可再生能源、軌道交通、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域具有較強(qiáng)的市場(chǎng)覆蓋能力”；

尤以IEGT、SiC MOSFET為代表，“在中國(guó)，東芝已與多家主要企業(yè)展開合作，推動(dòng) IEGT 與 SiC MOSFET 產(chǎn)品的落地應(yīng)用，并建立了本地化的產(chǎn)品陣容與技術(shù)支持體系，以滿足客戶的多樣化需求?！?

屈興國(guó)在采訪最后也提到，半導(dǎo)體市場(chǎng)正走向復(fù)蘇，即便家電、消費(fèi)電子等領(lǐng)域略有滯后，但應(yīng)用方向上仍能看到AI、數(shù)據(jù)中心等亮點(diǎn)。所以“東芝認(rèn)為當(dāng)前市場(chǎng)處于‘結(jié)構(gòu)性復(fù)蘇階段’”，即雖然并非所有細(xì)分領(lǐng)域都同步回暖，東芝也贊同“半導(dǎo)體行業(yè)已進(jìn)入復(fù)蘇階段”，未來是可期的。

更多展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的展示：

面向汽車的光耦、MOSFET產(chǎn)品展示…

東芝用于EPS的解決方案，TB9083FTG助力轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)能夠讓方向盤控制變得更輕巧，“未來所做的技術(shù)儲(chǔ)備之一”；

自上至下，分別是東芝在車載以太網(wǎng)、電子水泵、車燈應(yīng)用展示；其中車載以太網(wǎng)（上）的展示為主機(jī)通過以太網(wǎng)將音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻蓧K接收板上，東芝在其中提供PCIe轉(zhuǎn)以太網(wǎng)橋接方案以及以太網(wǎng)音頻傳輸方案；電子水泵（中）演示，作為汽車熱管理方案的一部分，“用到了東芝的SmartMCD 集成芯片及低壓MOSFET的全套解決方案；車燈（下）演示主體部分是東芝的DrMOS管…

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