日本加快功率半导体布局,中韩紧追不舍

2021-04-12 14:01:05 来源: 半导体行业观察

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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Yole Developpement在2017年8月份公布了具有代表性功率元件--IGBT的top 5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。

按照IGBT的耐压特性来看各家企业的市场排名。此表出自市场调查公司Yole Developpement公布的资料。(图片出自:pc.watch)

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Power Device、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:National Institute of Information and Communications Technology)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Schottky Barrier Junction、蓝宝石(Sapphire)晶圆上的晶膜生長(Epitaxial Growth)等研发成果后,又通过利用独自研发的薄膜生产技术(Mist CVD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“Novel Crystal Technology”,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MES FET、横型MOS FET、Normally Off的纵型MIS FET。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“All Japan”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。


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