【原创】这家半导体公司146岁了，竟然领跑了碳中和！！！

由 winniewei 提交于周一, 8 十一月 2021 - 14:05

作者：张国斌

1875年，大清朝18岁的同治帝去世，年仅四岁的载湉登上帝位，年号光绪。也是在这一年，日本明治时代初期著名发明家，擅长制作机关人偶有“东洋的爱迪生”之称的田中久重也在日本东京也创立了一家工业制造所---田中制造所，1904年在此基础上成立芝浦制作所株式会社。

东芝的创始人--田中久重

1939年，芝浦制作所株式会社与以制作白热电灯泡台灯见长的东京电器合并---改名为“东京芝浦电气株式会社”，简称东芝--新名字分别为原两家公司的开头字。而其英文名也是依照日语的拼音合并而来；To代表日语东的发音，Shiba代表芝的发音。之后，通过一些列收购和扩展东芝成为全球知名的半导体电子大公司。

如今这家146岁的半导体公司依然与时俱进活跃在半导体电子信息领域前沿，在中国提出“3060”双碳目标后，在第四届进博会上，东芝就携行业领先的碳中和方案而来，致力于为中国的碳中和做出积极的贡献。

今天，在东芝展台和他们的技术人员深入交流后，我发现这家公司有深厚的技术底蕴，但竟然低调地让人不甚了解它的产品！如果说有人还记得，那一定是80年代电视放的“TOSHIBA TOSHIBA 新时代的东芝”那句广告词。

不过，东芝确实是有很多好技术的公司。

比如它是NAND Flash的发明者就是我们每部手机里半导体存储单元。

全球第一部笔记本电脑也是东芝在1985年发明的！

世界上第一台HDD&DVD录像机、世界上最小的0.85型硬盘、世界上最小的燃料电池、世界上运行最快的电梯……都出自东芝。

在目前双碳减排大趋势下，东芝随便出手就有很多好技术。

一、全程实现CO₂零排放的纯氢燃料电池系统H2Rex™

据东芝（中国）有限公司事业推进部与氢能事业部销售总监张勇董介绍其实在上世纪60年代初，东芝就已开始着手氢能产品的研究开发。H2Rex™是目前全球领先的纯氢能燃料电池系统，不仅发电效率提升到50%-55%，综合能源效率达到95%，寿命也达到了8万小时标准。重要的是，H2Rex™发电时只排放水，不会产生CO₂，从制氢到氢利用的全程都可实现零碳排放。

东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex系统具有高耐久电堆，设计寿命80000小时。凭借东芝精心研发的燃料电池电堆结构，无需外部加湿设备，通过在电堆内部自动进行加湿、除湿，能够始终处于保持燃料电池电堆性能所需的最佳湿度，从而实现电堆的高耐久性、高稳定性。

同时，可根据发电功率同时控制多台设备的优化控制功能，为多个单元模块所需要的输出功率配备优化控制功能。专用的EMS(Energy Management System)将根据负载以及每个模块单元的最佳寿命，通过优化模块控制，最大限度的提高整体设备的使用效率。除了通常的负荷跟随模式外，还能够与上位的EMS 合作，根据来自EMS的指令进行控制。用户使用的各种成套设备机器与智能手机能够合作进行运用，能够向需求方提供电与热水的最佳能源。

“其实氢能发电在日本已经有很多应用，目前大家在氢的制取、运输、储存上还有顾虑，但是这些环节都是可以通过技术优化的，只要做好优化可以放心地使用氢能。”张勇说，“在我国一些地区，有弃光弃风弃水电现象，而把这些抛弃的电力通过氢储存起来，要比通过电池储能方便的多，而且我国有天然制氢的优势，把这些优势结合可以有力地支持减排，氢能是最环保的能源，现在大家提倡的甲醇还是会排放CO2的。”

实际上，东芝在甲醇开发上也有积累，所以在此次进博会上，东芝与运用甲醇重整技术的燃料电池开发企业——魔氢科技有限公司合作，推出了应用于通信基站的燃料电池系统，为离网地区，以及电力供应困难的山区等地提供无污染、高品质、长寿命的电力、供暖等能源供应。2021年计划供货超过300台。

二、低调的碳化硅领先者

提起碳化硅等第三代半导体很多人会想起罗姆，英飞凌、CREE等企业，其实东芝在碳化硅上是领先的，比如在此次进博会上东芝就展出了自己晶圆厂生产的的3300V/800A碳化硅模块。

东芝电子元件（上海）有限公司分立器件应用技术部门高级经理屈兴国表示，目前业界能达到这个性能参数的产品并不多，包括一些知名的公司产品。“我们就是太低调了，其实我们的碳化硅驱动更接近MOS，控制方式更简单，不太容易误触发，使用起来更方便。”他强调。“我们会给客户提供模块，我们的碳化硅模块采用银质烧结，可靠性很高。”

目前东芝的碳化硅主要应用在轨道牵引领域，未来也在规划1200伏的碳化硅用于EV电动车领域，以为这个领域需求很大。

对于在大电流、高电压傲视群雄的东芝IEGT--即Injection Enhanced Gate Transistor的简称，是东芝独创的一个名称，其实就是东芝特制的IGBT。他表示未来会向两个方向发展，一个是大电流，会用在输电领域，一个是高电压会用在海上风电。而通过并联或者串联，可以实现更高的电流和电压。

东芝是通过一种压接式封装实现了性能的扩展，压接式IEGT（PPI）通过上下铜板和钼片，直接把芯片压接在内部，芯片内部无引线键合。这种方式可做到双面散热，比单面散热的传统封装方式可靠性更高。在性能上，PPI产品具有四大优势，即内部芯片无引线键合比较容易实现高可靠性；可双面散热从而实现高散热性能；便于多颗器件串联应用；采用陶瓷外壳封装，具有防爆结构。

据屈兴国介绍，目前，东芝IEGT的PPI封装包括85mm、125mm两种。且每个封装里面都由多颗芯片组成的，并不是整个晶圆，所以在同一封装内对每颗芯片的一致性要求很高。

三、东芝的锂电池产品SCiB™

锂离子电池改善了人类的生活，2019年诺贝尔化学奖授予了吉野彰、约翰·古德纳夫和斯坦利·威廷汉三位科学家。这三位诺奖得主获奖的研究项目均与“锂离子电池研发技术”有关。鲜为人知的是，在古德纳夫的研究过程中，东芝高级研究员水岛公一也发挥了极大的作用。当时，在东京大学担任助教水岛在约翰·古德纳夫的指导下，从事大容量锂离子电池正极材料的研究工作。在研究过程中水岛发现钴酸锂作为材料的性能表现优异。这一发现为今天实际使用的锂离子电池的基本结构做出了重大贡献。

不过传统的锂离子电子有爆炸的风险，为此东芝推出了第二代SCiB超级锂电池（Super Charge ion Battery）。东芝在这项技术上已潜心研究多年，SCiB电池使用锂钛氧化物阳极、使用钛酸锂(LTO)作为负极材料，在满足容量大、能量密度高需求的同时，还具有安全性高、寿命长、低温性能好、有效SOC※1范围大、快速充电、高输入输出功率等优点。可应用于电动汽车、固定式/工业用电池等场景。

※1：SOC（荷电状态）。SCiBTM在SOC广泛的运行范围内具有高输入输出功率特性，可以在0%～100%的SOC范围内使用。

SCiB电池有着超快速充电和长寿命的优势，5分钟即可充电90%以上，反复充放电3000次电量退化不足10%。另外，它还具有很高的耐热安全性，高输入输出性能，零下30摄氏度下也能充分放电的耐低温性能等。东芝称SCiB电池采用了新的阴极材料，并采用新的隔离物和电解液，通过新的生产技术，实现了蓄电池的高稳定性，所以使用时不会像锂离子那样有爆炸等问题。

随着锂离子的吸藏和释放，普通锂离子电池的体积会发生5～15%的变化。这种物理体积的变化会损害材料，导致容量降低、寿命缩短。而SCiB™采用的LTO负极材料具有非常稳定的尖晶石型结构，体积几乎不会随锂离子吸藏和释放而产生变化。在环境温度为35℃的条件下进行的实验中也证实了这一点，经过2万多次充放电后，容量仍保持在90%以上。

在这次进博会上，东芝还展示了可实现360度旋转的癌症重离子治疗设备、Matrixeye™超声波焊点检测仪等，都是利用先进的技术提升生活质量，提升工作效率。

东芝展台展出的重离子癌症治疗装置利用将碳离子加速到光速的70%，形成碳离子射线（=重离子线）的原理，实现对“癌症病灶”的精准放射治疗。同时，采用可实现任意角度照射的小型化超导旋转机架，可避开脊髓和神经等重要器官，进而降低治疗造成的身体障碍和副作用。“中国每年约增加300万癌症患者，远赴国外接受粒子治疗的数量正逐年上升。“东芝（中国）有限公司董事长兼总裁宫崎洋一表示，在中国粒子治疗装置的普及中，东芝将尽全力做出自己的贡献。

工业生产和交通等安全隐患，也威胁着我们的生命安全。国际劳工组织数据显示，全球平均每天都有86万场事故发生。如何提升生产设备和交通工具安全性能，是东芝长期思考的问题。东芝Matrixeye™超声波焊点检测仪，通过3D超声波图像合成技术、东芝独立研发的开口合成法技术，可以大大提升生产设备和交通工具焊点检测的精准度和效率。

东芝（中国）有限公司董事长兼总裁宫崎洋一

宫崎洋一表示：“中国提出的碳达峰、碳中和理念和目标，对于东芝在内的所有企业都是很重要的机会。东芝研发氢能应用技术已有50多年，实现脱碳社会的关键元器件功率半导体也是我们的强项，这将有助于东芝为中国实现碳中和目标提供更加完整、高效的解决方案。”

他表示未来，基于“为了人类和地球的明天”经营理念，东芝将一如既往不断扩大中国的业务发展，进一步深化环境经营，在“创造丰富价值”的同时，谋求“与地球共生”。

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