日本厂商大力发展功率半导体

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日本三菱电机看准电动车市场，计划在日本九州投资兴建功率半导体研发用途的全新大楼，要让各项设施集中在同一栋大楼内以提升效率。新大楼目标在2022 年9 月展开营运。

根据《日本经济新闻》15日(周四)报导，三菱电机计画投资45亿日元，在日本九州的厂区内兴建大楼，以提供给功率装置制作所来进行与功率半导体相关的研发及试作。

新大楼预定在2022 年9 月投入营运，该公司希望集中各项与产品研发有关的设施，以加速新产品投入市场的速度，并且因应电动车用功率半导体的需求扩大。

三菱电机的功率装置制作所位在日本九州福冈市，也是该公司生产功率半导体的主要工厂。未来在新大楼内将设有实验室、性能试验室，以及产品试作用途的生产线。

这些设施在截至目前都分散于该厂区的各个角落，零件的搬运等都需耗费不少时间。而未来将集中在同一栋大楼内，研发效率也可望提升。

功率半导体可透过良好的效率将电力转换为动力，有助于降低电动车等的电力消耗，更是电动车的核心零件。而目前的市场需求正不断攀升当中。

日本富士电机将功率半导体相关投资提前一年

据日经新闻报道，日本富士电机将把功率半导体的相关投资计划提前1年。在截至2022年度的4年里，向山梨县工厂等投资1200亿日元。此前定为截至2023年度的5年。

富士电机的社长北泽通宏接受日本经济新闻采访时透露了上述消息。2021年度，该公司在青森县、山梨县、长野县的半导体工厂引进设备。针对製造半导体晶圆的「前制程」，在2023年度之前把制造主力的8英吋晶圆的生产线的处理能力翻一番。具体的增产规模没有透露。

功率半导体：日本的一张王牌

在功率元件方面占据优势的日本半导体企业有：三菱电机、富士电机、日立功率元件、东芝电子元件与存储器件等等。中坚企业有罗姆、产研电气、新电元工业等等。

比方说，市场调查公司YoleDeveloppement在2017年8月份公布了具有代表性功率元件--IGBT的top5公司，耐压为2,500V-3,000V范围内的TOP1企业为三菱电机、TOP2为富士电机、TOP4为日立功率元件。耐压为600V情况下，TOP3为三菱电机、TOP4为富士电机。IGBT的耐压为400V以下的话，TOP3为东芝电子元件与存储器件，TOP5为罗姆。

而在氧化镓方面，日本在元件、基板等方面的研发全球领先。但据了解，研究氧化镓功率元件、并进行开发的并不是现在的大型、中型功率半导体企业！也就是说并不是我们所熟悉的三菱电机、富士电机、日立PowerDevice、东Device&Storage、罗姆、三星电子、新电元工业等企业。而是一些小企业。

资料显示，日本的功率元件方向的氧化镓研发始于以下三位：国立研究开发法人--信息通信研究机构（NICT：NationalInstituteofInformationandCommunicationsTechnology）的东胁正高先生、京都大学的藤田静雄教授、田村（Tamura）制作所的仓又朗人先生。

NICT的东胁先生于2010年3月结束在美国大学的赴任并回日本，以氧化镓功率元件作为新的研发主题并进行构想。京都大学的藤田教授于2008年发布了氧化镓深紫外线检测和SchottkyBarrierJunction、蓝宝石（Sapphire）晶圆上的晶膜生長（EpitaxialGrowth）等研发成果后，又通过利用独自研发的薄膜生产技术（MistCVD法）致力于研发功率元件。仓又先生在田村（Tamura）制作所负责研发LED方向的氧化镓单结晶晶圆，并考虑应用到功率半导体方向。

三人的接触与新能源·产业技术综合开发机构（NEDO）于2011年度提出的“节能革新技术开发事业—挑战研发（事前研发一体型）、超耐高压氧化镓功率元件的研发”这一委托研发事业有一定关联，接受委托的是NICT、京都大学、田村制作所等。可以说，由此开启了功率元件的正式研发。

后来，NICT和田村制作所合作成立了风险投资企业“NovelCrystalTechnology”，京都大学成立了风险投资企业“FLOSFIA”。现在，两家公司都是日本氧化镓研发的中坚企业。

自2012年以后，业界不断公布关于氧化稼功率元件的研发、试做成果。迄今为止，已经试做了横型MESFET、横型MOSFET、NormallyOff的纵型MISFET。在SBD的试做中，已经证明了ON电阻比碳化硅的SBD低得多！在初级试验阶段就可以证明其性能超过碳化硅功率元件，这真是了不起！而现在参加研发的日本企业持续增加，且正在呈现出“AllJapan”的景象。

随着电动车和各种绿化智能的需求成为主流，功率器件的重要程度日益提高，但这能否成为日本半导体卷土重来的底气，那就有待后续观察了。但从现在看来，中国大陆、美国、欧洲和大陆的功率器件竞赛已然拉开帷幕。

日媒：中国功率半导体的反击

据《日本经济新闻》4月9日报道，中国电子器材巨头闻泰科技致力于实现电动汽车（EV）半导体的国产化。该公司计划投资120亿元人民币，在上海建厂生产用于控制电路的功率半导体。此种半导体不在美国的制裁范围内，因此具有广阔前景。中国政府为实现“EV强国”之梦，正在加速构建关键部件的国内供应链。

报道称，闻泰科技此次同荷兰安世半导体（Nexperia）合作建设的工厂将于2022年投入运营，主要生产功率半导体和晶体管等“分立半导体”。工厂在生产过程中将使用大口径的12寸晶圆，年产量可达40万枚，将成为分立半导体行业的世界第一大生产商。

报道指出，富士电机和东芝也分别计划投资发展功率半导体业务。

报道分析，闻泰科技之所以投入巨资，主要有以下两方面原因：

一个原因是EV增产等因素造成半导体供应紧张。功率半导体可用于控制电流和电压，对EV和移动通信基站等领域而言不可或缺。

从去年秋季开始，汽车和机床所需的半导体在世界范围内供应紧张，预计EV半导体的需求也会大增。据英国市场调研机构奥姆迪亚公司估计，包括功率半导体在内，分立半导体的市场总规模在2024年将达到285亿美元，较2020年增长14%。中国已是全球最大的EV市场。如果要持续普及EV，中国必须实现功率半导体的国产化。

另一个原因是分立半导体不在美国的制裁范围内。分立半导体无需精密加工，用传统制造装置也可实现生产。由于这些装置在制裁名单之外，Omdia公司专家南川明认为，中国的企业容易自主进行设备投资。

韩国将促进下一代功率半导体自主开发抢占市场先机

韩国政府本月初表示，将促进非硅功率半导体的本土开发，用于电动汽车和其他需要功率效率和耐久性的新技术。

如此一来，韩国加入美国、中国和日本等国家的行列，均宣布促进本土芯片产业发展的政策，包括功率半导体的制造。

在民间部门的配合下，韩国政府希望到2025年在国内开发五个或更多类型的功率半导体进行商业化。

与传统芯片相比，功率芯片可以处理更大的电压和电流。

韩国产业通商资源部在一份声明中表示，还将积极支持民间部门在国内建设6至8英寸晶圆芯片代工制造基础设施。

“政府计划积极支持研发和基础设施建设，以抢占仍处于早期阶段的下一代功率半导体市场，并建立一个坚实的产业生态系统，”韩国产业通商资源部长官成允模在声明中表示。

日本能否保住“功率半导体大国”之位？

据日经报道，在纯电动汽车（EV）等的核心零部件“功率半导体”开发方面，日本企业正展开激烈竞争。与中韩企业具备优势的存储器不同，功率半导体的源头是面向电力企业的工业设备等技术。因此，东芝和三菱电机等日本重型电机设备企业掌握很高的全球份额。在此背景下，属于中型企业的富士电机也在高性能化竞争中显示出存在感。

位于山梨县的富士电机功率半导体芯片生产工厂目前处于前所未有的繁忙状态。面向纯电动汽车和混合动力车的订单从日本国内外涌来，工厂维持满负荷运转状态。富士电机将在2023年度之前投入1200亿日元，以负责晶圆处理工序的山梨县工厂为中心，把产能提高至2019年度的1.5倍。该公司电子元件业务本部业务企划部长岛田高志表示，“仍具有增强产能的空间”，还考虑进行追加投资。

富士电机在被称为IGBT的功率半导体领域具有优势。这是一种能高速切换开关的器件，用于逆变器等，被混合动力车和纯电动汽车所采用，富士电机在IGBT模块领域排在全球份额第3位。

在长野县的松本工厂，最新型“RC-IGBT”的开发正在推进。其特点是结合续流二极管（FreeWheel Diode）和IGBT这2种芯片。续流二极管用于释放关闭马达电源时瞬间产生的高压电流，防止电子零部件发生故障。RC-IGBT具备2种功能，能够减少面积和发热量。

岛田高志表示，“只有本公司把面向纯电动汽车的RC-IGBT实现产品化”。如果这种产品的应用不断增加，有望促进纯电动汽车的进一步小型化和轻量化。

功率半导体被比喻为纯电动汽车和工业设备等需要较多电力的设备的“肌肉”。这些设备需要将通过电池等获得的电力高效地转换为动力。承担这一功能的正是功率半导体。

法国调查公司Yole Développement的统计显示，2019年全球功率半导体的市场规模换算成日元接近2万亿日元。预计到2025年将扩大至2.3万亿日元。德国英飞凌科技公司是最大的功率半导体企业，在全球拥有约2成份额。在日本企业中，三菱电机、富士电机、东芝和罗姆等跻身前十。

日本企业为何在功率半导体领域具备优势呢？富士电机和东芝等一直在开发向电力企业供应的送配电设备和用于铁路车辆的马达及电力转换设备等。通过自主生产这些工业设备使用的功率半导体，在竞相推进节能的过程中，自主发展了功率半导体技术。

在功率半导体问世的1980年代，较多用于工厂和成套设备，但从混合动力车增加的1990年代后半期开始，功率半导体不断应用于汽车。原因在于电动马达的控制需要使用逆变器。目前，富士电机的功率半导体业务有35％是面向汽车。该公司认为随着全球推进汽车电动化，到2023年度这一比例将提高至近5成。

日本在功率半导体的高性能化方面领跑，但在IGBT等领域，中国企业也在提升实力。日本企业的优势地位并非绝对。作为对抗海外企业的手段而受到关注的是能进一步减少电力损耗的采用碳化硅的功率半导体。碳化硅是由硅和碳构成的化合物半导体的材料。据悉其结合力强于硅，并且很耐热。

与硅材料的半导体芯片相比，碳化硅芯片在电力转换过程中的电力损耗减少6成左右。由于芯片的电力损耗较少，能实现模块的小型化，这是主要优点。减少多余的容量还有助于纯电动汽车电池的小型化。

罗姆将碳化硅业务定位为增长核心。在福冈县筑后市的工厂推进增强设备，旨在扩大碳化硅功率半导体生产。罗姆旗下拥有德国碳化硅晶圆制造企业SiCrystal，优势是从晶圆到器件都能自主生产。与瑞士半导体厂商意法半导体签署了碳化硅晶圆的长期供应合同。

罗姆董事高级执行官CSO业务统括伊野和英强调称，“本公司在功率半导体领域起步晚，但在碳化硅领域属于先行者。力争在汽车和可再生能源等领域全方位扩大市场份额”。碳化硅功率半导体的世界市场规模现阶段估计为500亿日元左右，但到2024年有望达到2000亿日元，其中近3成是面向汽车。罗姆计划2025年之前在筑后工厂投入600亿日元，将碳化硅晶圆和器件的产能提高至2019年度的5倍。

中国企业正在加快功率半导体的国产化。日本的各家企业在供货实绩和技术实力上领先，但在包括中国在内的世界市场，成本竞争加强的局面或将难以避免。

SMBC日兴证券的分析师吉积和孝表示，“与需求波动大的存储器等不同，功率半导体的需求有望保持稳定，设备投资风险相对较低。应当积极推进投资”。富士电机等日本国内企业的投资战略将左右日本今后是否仍是“功率半导体大国”。