日企量产功率半导体新材料,打造国内供应链
罗姆将在日本和德国的两处基地量产SiC基板(罗姆的宫崎第2工厂,宫崎县国富町)
日企在功率半导体领域具备优势,从目前主流的硅制基板来看,信越化学工业和SUMCO等日企的全球份额高达50%。但目前碳化硅基板的需求扩大,在这一领域美国和中国企业实力较强……
针对用于提高纯电动汽车(EV)等搭载的功率半导体性能的新一代材料,日本已开始打造国内供应链。日本Resonac控股(原昭和电工)将投资约300亿日元,从2027年开始增产。在功率半导体领域,日本企业一直具备优势,但在新一代材料领域起步较晚。为了维持竞争力,将在日本国内实现一条龙生产。
英国Omdia的数据显示,在截至2023年的功率半导体全球市场份额排名前10位的企业中,有三菱电机等4家日本企业。在材料方面,从目前主流的硅制基板来看,信越化学工业和SUMCO等日企的全球份额高达50%。
但是,目前使用碳和硅结合起来的碳化硅(SiC)代替硅的基板的需求越来越大。使用SiC基板的功率半导体具有更高的电力转换效率,有助于纯电动汽车和数据中心的节能,预计今后的市场将继续扩大。
日本企业在相关投资竞争中起步较晚,在日本的半导体企业中,SiC基板的90%以上依赖于海外。为了防止进一步落后,日本政府和民营企业开始携手推进供应链的建设。
Resonac控股将投资约300亿日元,在山形县的工厂等新建SiC基板的 生产线,从2027年开始量产。 日本经济产业省也将提供最多103亿日元的补贴。
日本半导体材料厂商Oxide于2024年3月投资数十亿日元,在山梨县北杜市新建了基板的量产线。Oxide制造的基板运用名古屋大学的晶体生成技术,可将残次品减少20%。日本功率半导体代工企业JS Foundry已决定采用Oxide制造的基板。到2027年前,将在新潟县内的工厂启动SiC功率半导体的量产。
日本功率半导体企业罗姆正在推进基板的自产化。将从2025年1月开始在宫崎县的工厂量产用于自家半导体的基板。这是半导体厂商首次在日本国内量产基板。在使用SiC的功率半导体领域,罗姆拥有约8%的全球市场份额。
从SiC功率半导体来看,日企在研究开发方面一直领先。而在量产方面,半导体和基板均落后于海外企业。在半导体领域,瑞士的意法半导体(STMicroelectronics)以33%的市场份额排在首位,已被美国特斯拉的纯电动汽车所采用。从作为材料的SiC基板来看,除美国企业外,中国企业也很强大。
有观点指出“SiC基板的质量容易出现差异,从海外企业采购也存在风险”(日本国内半导体巨头高管),在此背景下,如果想在日本国内继续保持功率半导体的竞争力,从材料阶段就由国内供应的体制非常重要。目前,中国企业也开始崛起,确保材料的竞争也日趋激烈。
日本调查公司富士经济透露,SiC半导体的市场规模将从2023年的3870亿日元增加到2030年的2.1747万亿日元,增至约6倍。从2026~2027年前后开始,纯电动汽车将正式采用SiC半导体,需求将急剧增加。在SiC半导体领域,德国英飞凌已决定向新工厂最多投资70亿欧元,日企当中,三菱电机和富士电机将增产,投资竞争非常活跃。
功率半导体全球份额前10中有4家日企
功率半导体是能够处理高电压和大电流的半导体。用于改变从电源输送的电的电压、变换直流电和交流电等,转换成适合马达和电子零部件形式。在智能手机、家电和纯电动汽车等广泛的产品中使用。
半导体晶圆(资料图)
英国调查公司Omdia的统计显示,全球功率半导体市场规模2023年达到283亿美元。市场份额排名第一的是德国英飞凌科技公司(22.8%),其次是美国安森美 (11.2%)、瑞士意法半导体(9.9%)。三菱电机和富士电机等日本企业也拥有一定的市场份额。
功率半导体的材料以硅为主,但为了提高纯电动汽车续航里程和家电的小型化等,出现了对能高效供电的材料的需求。使用被认为电力利用效率高的碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等新材料的产品备受关注。
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