罗姆社长：中国功率半导体追赶速度惊人

 用于控制电力的「功率半导体」左右着纯电动汽车（EV）的节能性能。在半导体行业，日本企业的存在感正在减弱，但在功率半导体领域，日本企业则拥有30％的全球份额。日本经济新闻就应对激烈竞争的对策采访了世界半导体大企业罗姆 (ROHM) 的社长松本功。

    记者：日本企业正在功率半导体领域拼尽全力。

    松本功：用于运算等的半导体的微细加工技术已经实现了一定程度的商品化。但另一方面，功率半导体的材料开发则需要大量化学等方面的知识经验。在减少电阻的新材料开发竞争方面，日本企业处于领先地位。从作为原材料的晶圆到用于最终产品的电源外围设备，我们公司都有涉及。我们正通过一贯制生产来实现质量管理和稳定供应。

    记者：增产和研发方面的竞争状况如何？

    松本功：自2021年起，脱碳风潮兴起，汽车纯电动化的趋势提前了两年。与使用硅材料的产品相比，使用电力损耗大幅减少的新一代材料「碳化硅（SiC）」的功率半导体的需求增加。以美欧厂商为中心，展开了投资竞争。

    中国正在举全国之力推进这方面的开发，其追赶速度惊人。（中国）在各地建立了使用生产效率高的大口径晶圆的工厂。我们公司从20多年前就开始与京都大学等合作研究碳化硅材料，积累了相关技术，但如果不能继续走在前面的话，形势就会被逆转。

    记者：通过什么来分出胜负？

    松本功：在迅速扩大的市场上，作为知名度源泉的市占率非常重要。汽车制造商在新车上市几年之前就开始筛选半导体。需要瞄准未来5年提前建立供应体制。我们公司最早将于2022年内在福冈县启用新厂房大楼进行生产，目标是到2025财年（截至2026年3月）在碳化硅功率半导体领域获得3成世界份额。

    记者：如何克服中美半导体主导权之争带来的困难?

    松本功：加工晶圆的半导体前制程离不开美国生产的加工设备。如果今后中美对立进一步加剧，连日本企业使用美国的设备生产出来的半导体都无法向中国出口的话，将会出现负面影响。我们公司正在开拓工业机械用半导体需求旺盛的欧洲市场等。

    记者：日本半导体产业能否卷土重来？

    松本功：中国大陆和台湾通过政策培养了半导体工程师，相关人数迅速增加。日本的半导体产业在1990年代以后急剧衰退，对学生来说，半导体行业的就业吸引力下降。现在以相关工厂越来越多的九州为中心，人才争夺十分激烈。日本需要从人才培养做起，重新审视半导体产业。

    日本功率半导体，疯狂扩产

    日本瑞萨今日宣布，将对其位于甲府的甲府工厂进行价值 900 亿日元的投资。他们指出，虽然工厂于 2014 年 10 月关闭，但瑞萨电子计划在 2024 年重新开放该工厂，作为能够制造IGBT和功率MOSFET的300 毫米功率半导体晶圆厂。

    瑞萨表示，随着碳中和势头的增长，预计全球对供应和管理电力的高效功率半导体的需求将在全球范围内急剧增加。瑞萨特别预计电动汽车 (EV) 的需求将快速增长，因此计划提高其 IGBT 等功率半导体的产能，为脱碳做出贡献。一旦甲府工厂实现量产，瑞萨功率半导体的总产能将翻一番。

    瑞萨电子的全资子公司瑞萨半导体制造有限公司的甲府工厂此前经营 150mm 和 200mm 晶圆制造线。为了提高产能，瑞萨决定利用工厂的剩余建筑，将其恢复为专用于功率半导体的 300 毫米晶圆厂。

    瑞萨电子总裁兼首席执行官 Hidetoshi Shibata 表示：“可持续发展是我们的核心，以‘让我们的生活更轻松’为宗旨，我们希望建立一个可持续的未来，我们的半导体技术和解决方案有助于让我们的生活更轻松。” “这项投资使我们能够拥有最大的专用于功率半导体的晶圆制造线，这是实现脱碳的关键。我们将继续进行必要的投资，以提高我们的内部生产能力，同时进一步加强与外包合作伙伴的联系。为应对中长期需求增长，瑞萨电子仍致力于确保供应安全，为我们的客户提供最佳支持。”

    东芝扩产SiC和GaN，大幅提升功率半导体

    今年年初，东芝子公司表示，将在 4 月开始的新财年增加资本支出，以在需求旺盛的情况下扩大其主要生产基地的功率半导体器件的产能。

    东芝电子器件与存储设备已为 2022 财年指定投资 1000 亿日元（8.39 亿美元），比 2021 财年 690 亿日元的估计高出约 45%。

    这笔资金将资助在石川县的生产子公司加贺东芝电子的场地建设一个新的制造设施，该设施计划于 2023 年春季开始。它还将包括在现有结构内安装一条新的生产线。此次升级预计将使东芝的功率半导体产能提高约 150%。

    功率器件用于电子设备中的电力供应和控制，有助于减少能量损失。随着向碳中和社会的努力加速和车辆电动化，需求正在增加。

    产能扩张将不仅涵盖由硅片制成的功率器件，还包括以碳化硅和氮化镓为晶圆的下一代芯片。

    东芝还将扩大对另一个主要产品类别硬盘的投资。它已开发出将存储容量提高到超过 30 TB 的技术，或比当前可用水平高出 70% 以上，并致力于早期商业化。

    东芝电子器件和存储公司正在设想数据中心和电源设备的硬盘驱动器的增长，并正在紧急加大在这两个领域的投资。为了加强其重点，该部门在 2020 财年重组了其业务，结束了系统芯片业务的新发展。

    东芝已在截至 2025 财年的五年内为设备业务指定投资 2900 亿日元，而上一个五年期间为 1500 亿日元。该集团在当前五年任期的前两年使用了约 60% 的预算，如有必要，将考虑投入更多资金。

    该集团已公布计划拆分为三个针对基础设施、设备和半导体存储器的公司。但大股东对此表示反对，分拆能否实现尚不确定。

    三菱电机：1300亿投向功率半导体，谋划8英寸SiC

    三菱电机于 2021 年 11 月 9 日举行了功率器件业务的业务说明会，并宣布将在未来五年内向功率半导体业务投资 1300 亿日元，直至 2025 年。该公司计划在福山工厂（广岛县福山市）新建一条 12 英寸（300 毫米）晶圆生产线，并计划到 2025 年将其产能比 2020 年翻一番。

    据该公司称，由于汽车自动化、消费设备逆变器的进步和工业/可再生能源的节能需求，功率器件市场在2020年到2025年之间将以12%的复合年增长率（CAGR）增长。而电气化铁路的发展，以及自动化的进步。预计会以速度扩大。

    功率器件市场前景

    三菱电机将公司功率器件业务的目标设定为——到2025年销售额2400亿日元以上、营业利润率10%以上。为实现目标，三菱电机将重点关注增长预期较高的汽车领域和公司市场占有率较高的消费领域，两个领域按领域销售的比例将从2020年的 50%提升到到2025年的65% 。

    公司的增长目标和业务政策

    三菱电机还表示还表示，与 2020 年相比，公司计划到 2025 年将晶圆制造（前道处理）的产能翻一番。封装和检测环节（后道工序）也将“及时、适当地投入”以满足未来的需求。按照三菱电机的计划，公司在未来五年（至2025年）的投资规模约为1300亿日元。

    这项投资的一个典型例子是在福山工厂建设 8 英寸（200 毫米）和 12 英寸生产线。8英寸生产线将于2021年11月开始试运行，并计划于2022年春季开始量产。12英寸线的量产目标是2024年。

    固定投资计划概要

    新的12英寸生产线具有通过增加硅片直径和通过自动化提高生产力的优势，以及通过在内部增加载流子存储层实现低损耗的独特“CSTBT cell结构”晶圆。通过这种改进，三菱电机希望能够实现低损耗和提高生产率，三菱电机也将把它应用到 RC-IGBT 上，以实现其产品的差异化，而汽车领域和消费领域将是公司这些产品的首个目标市场。

    三菱电机同时表示，公司也在加强对 SiC 的努力，它具有从大型电动汽车扩展到中型电动汽车的潜力。除了将独特的制造工艺应用于沟槽 MOSFET 以进一步提高性能和生产力之外，该公司还考虑制造 8 英寸Si晶圆。

    该公司表示，“我们将根据客户的需求适当地使用硅和 SiC 来加强我们的业务。通过提供集成了硅芯片 / SiC 芯片的模块阵容，我们将满足从小到大客户的多样化需求。”解释说。

    富士电机表示，将增产功率半导体

    2022年1月27日，富士电机表示，将增产功率半导体生产基地富士电机津轻半导体（青森县五所川原市/以下简称津轻工厂）的SiC（碳化硅）产能。量产计划在截至 2025 年 3 月的财政年度开始。

    未来五年，富士电机将扩大 8 英寸硅片前端生产线为中心，进行与功率半导体相关的资本投资，总额 将高达1200 亿日元。但是，为了应对电动汽车和可再生能源对功率半导体的需求增加，富士电机决定追加投资，包括在津轻工厂建设 SiC 功率半导体生产线。

    “功率半导体的资本投资预计将增加到1900亿日元，”该公司表示。

    罗姆，继续加码SiC

    抢攻电动车(EV)商机、日厂忙增产EV用次世代半导体「碳化硅(SiC)功率半导体」。

    据日经新闻早前报导，因看好来自电动车(EV)的需求将扩大，也让罗姆(Rohm)等日本厂商开始相继增产节能性能提升的EV用次世代半导体。各家日厂增产的对象为用来供应\控制电力的「功率半导体」产品，不过使用的材料不是现行主流的硅(Si)、而是采用了碳化硅(SiC)。SiC功率半导体使用于EV逆变器上的话，耗电力可缩减5-8%、可提升续航距离，目前特斯拉(Tesla)和中国车厂已开始在部分车款上使用SiC功率半导体。

    报导指出，因看好来自EV的需求有望呈现急速扩大，罗姆将投资500亿日圆、目标在2025年之前将SiC功率半导体产能提高至现行的5倍以上。罗姆位于福冈县筑后市的工厂内已盖好SiC新厂房、目标2022年启用，中国吉利汽车的EV已决定采用罗姆的SiC功率半导体产品，而罗姆目标在早期内将全球市占率自现行的近2成提高至3成。

    罗姆在该领域一直处于领先地位，2010 年量产了世界上第一个 SiC 晶体管。2009 年收购的德国子公司 SiCrystal 生产 SiC 晶圆，使罗姆具备了从头到尾的生产能力。它最近在日本福冈县的一家工厂开设了一个额外的生产设施，这是将产能增加五倍以上的计划的一部分。

    携手电装，联电将在日本建12吋IGBT线

    早前，日本电装（DENSO）发表消息称，公司将和全球半导体代工厂联合微电子公司达成协议，同意在联电日本晶圆厂子公司USJC 300 毫米晶圆厂，合作生产功率半导体，以满足汽车市场不断增长的需求。

    USJC 的晶圆厂将安装绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 生产线，这将是日本第一家在 300 毫米晶圆上生产 IGBT 的工厂。DENSO 将贡献其面向系统的 IGBT 器件和工艺技术，而 USJC 将提供其 300mm 晶圆制造能力，以将 300mm IGBT 工艺量产，该计划于 2023 年上半年开始。此次合作得到了改造和脱碳计划的支持日本经济产业省不可缺少的半导体。

    随着全球减少碳排放的努力，电动汽车的开发和采用加速，汽车电气化所需的半导体需求也在迅速增加。IGBT 是功率卡中的核心器件，用作逆变器中的高效功率开关，用于转换直流和交流电流，以驱动和控制电动汽车电机。

    “DENSO 很高兴成为日本首批开始在 300 毫米晶圆上量产 IGBT 的公司的成员，”电装总裁 Koji Arima 说。“随着移动技术的发展，包括自动驾驶和电气化，半导体在汽车行业变得越来越重要。通过此次合作，我们将为功率半导体的稳定供应和汽车的电气化做出贡献。”

    “作为日本的主要代工企业，USJC 致力于支持政府促进国内半导体生产和向更环保的电动汽车过渡的战略，”USJC 总裁 Michiari Kawano 说。“我们相信，我们获得汽车客户认证的代工服务与电装的专业知识相结合，将生产出高质量的产品，为未来的汽车趋势提供动力。”

    “我们很高兴与电装这样的领先公司进行这种双赢的合作。这是联电的一个重要项目，将扩大我们在汽车领域的相关性和影响力，”联电联席总裁 Jason Wang 说。“凭借我们强大的先进专业技术组合和位于不同地点的 IATF 16949 认证晶圆厂，联华电子能够很好地满足汽车应用的需求，包括先进的驾驶辅助系统、信息娱乐、连接和动力系统。我们期待在未来与汽车领域的顶级参与者利用更多的合作机会。”

    此外，在去年十二月，电装还宣布，作为其实现低碳社会努力的一部分，其配备了高质量的碳化硅 (SiC) 功率半导体的最新型号升压功率模块已开始量产，并被用于于2020 年 12 月 9 日上市的丰田新 Mirai 车型上。

    在介绍中，DENSO表示，公司开发了 REVOSIC 技术，旨在将 SiC 功率半导体（二极管和晶体管）应用于车载应用。他们指出，碳化硅是一种与传统硅（Si）相比在高温、高频和高压环境中具有优越性能的半导体材料。因此，在关键器件中使用 SiC 以显着降低系统的功率损耗、尺寸和重量并加速电气化引起了广泛关注。

    2014 年，DENSO 推出了一款用于非汽车应用的 SiC 晶体管，并将其商业化用于音频产品。DENSO 继续对车载应用进行研究，2018 年，丰田在其 Sora 燃料电池巴士中使用了车载 SiC 二极管。

    现在，DENSO 开发了一种新的车载 SiC 晶体管，这标志着 DENSO 首次将 SiC 用于车载二极管和晶体管。新开发的SiC 晶体管在车载环境中提供高可靠性和高性能，这对半导体提出了挑战，这要归功于 DENSO 独特的结构和加工技术，应用了沟槽栅极 MOSFET。搭载SiC功率半导体（二极管、晶体管）的新型升压功率模块与搭载Si功率半导体的以往产品相比，体积缩小约30%，功率损耗降低约70%，有助于实现小型化。升压电源模块，提高车辆燃油效率。

    DENSO 表示，公司将继续致力于 REVOSIC 技术的研发，将技术应用扩展到电动汽车，包括混合动力汽车和纯电动汽车，从而助力建设低碳社会。

    近日，DENSO 在一篇新闻稿中指出，功率半导体就像人体的肌肉。它根据来自 ECU（大脑）的命令移动诸如逆变器和电机（四肢）之类的组件。车载产品中使用的典型功率半导体由硅 (Si) 制成。相比之下，碳化硅在高温、高频和高压环境中具有卓越的性能，有助于显着降低逆变器的功率损耗、尺寸和重量。因此，SiC 器件因其加速车辆电气化而受到关注。

    电装指出，与采用硅功率半导体的传统产品相比，采用公司碳化硅功率半导体的升压功率模块体积缩小了约 30%，功率损耗降低了 70%。这就可以让产品变得更小，车辆燃油效率得到提高。

    电装工程师也表示，与硅相比，碳化硅的电阻低，因此电流更容易流动。由于这种特性，一个原型 SiC 器件被突然的大电流浪涌损坏。为此电装的多部门合作讨论如何在充分利用 SiC 的低损耗性能的同时防止损坏市场上的设备，并以一个我们部门无法单独提出的想法解决了这个问题：使用特殊的驱动器 IC 高速切断电流。