新风口:日企集体发力新一代SiC功率半导体
2021-12-21 17:45:23

随着纯电动汽车的需求逐步扩大,众多日企开始增产性能更高的半导体材料。


虽然诸如丰田等企业对日本的电动化进程有所意见,但日本将在2035年实现汽车全面电动化的进程已经是板上钉钉的事情了。



日前,东芝宣布2025年前将会把新功率半导体材料的生产规模扩大到2020年的10倍;ROHM也声称将投资500亿日元(约28亿元人民币)用于强化该方面的生产。


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SiC到底强在哪儿?


各企业纷纷增产投产的,并非传统的单硅半导体,而是采用碳化硅SiC来作为半导体晶圆的SiC功率器件。


此前我们也曾多次介绍过SiC和传统半导体的性能对比,本质上来说SiC能够更好的耐受高电压带来的种种挑战。


目前,诸如800V等代表着高压高速的趋势逐渐明朗。而例如纯电汽车逆变器采用SiC功率半导体时,其耗电量可以减少5-8%,能够有效提升续航里程,在支持800V平台时SiC也能有更好的表现。


据日本日本调查公司富士经济(东京中央区)预测,2022年全球纯电动汽车的销量就将超过混动车,而到2035年会高达2418万辆,是2020年的11倍。


在这一背景下,SiC的需求也会迅速扩大,据英国调查公司Omdia预测,2020年约为12亿美元的碳化硅功率半导体的市场规模到2025年将达到约40亿美元扩大至3倍以上,这也是下面这些企业纷纷增产的主要动因之一。


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哪些公司已经开始行动?




罗姆的目标是在2025年前将SiC功率半导体的产能扩大5倍以上,也就出现了开头所说的500以大手笔。罗姆目前已在日本福冈工厂建成了制造相关产品的新厂房,预计明年投产。


在国内,诸如吉利等主流汽车品牌也均有计划使用罗姆的产品。在市占率方面,罗姆也期望能够将现在20%左右的全球份额尽快提高到30%。


罗姆SiC DMOSFET半导体




东芝旗下的半导体业务子公司东芝Devices&Storage计划在2023年将位于日本兵库的半导体工厂中的SiC功率半导体产量提升到2020年的3倍以上,且在未来要尽快提高到10倍。此外,东芝也有着在2023年前抢占球10%以上全份额的野心。


据悉,东芝Devices&Storage此前的主要业务是在铁路用设备方面,年销售额可高达10亿日元以上。




众所周知,日本也是世界上著名的铁路大国。铁路系统的SiC产品潜力也不可忽视,据称,如果将目前铁路系统产品全部换为SiC的话,设备体积将缩小38%左右,耗电量也可减少20%。


东芝还表示,将在今后将SiC的应用领域扩展到用于服务器和工业电源领域的产品,并在2024年之后投放车载产品。




富士电机目前也在考虑将SiC投产的时间提前,原定为2025年,而富士电机想把这个时间提前半年到一年。


对于富士来说,增产的最大挑战是材料的来源是否稳定,由于SiC产品的加工技术要求颇高,所以和材料供应商的合作也至关重要,在今年日本的半导体企业和上游原材料供应商之间签订合同或合作协议的动态也越发积极。




上文所说的东芝Devices&Storage就在今年9月和昭和电工签订了两年半的长期供应合同,主要供应材料就是SiC晶圆。此外,昭和电工在5月还和全球最大的半导体企业英飞凌签订了优先供货合同。


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SiC带来的不只是技术

更是产业格局变动


在日本的半导体企业之间还出现了并购——与材料商垂直整合的动向。美国安森美半导体在今年8月宣布,以4亿美元的价格收购了一家专业从事SiC生产的美国本土企业;




此外,罗姆早在2010年收购的德国SiC晶圆制造商SiCrystal,在去年和意法半导体ST就SiC晶圆达成了1.2亿美元以上的长期供应协议。




实际上,作为电子电气大国,日本企业在半导体方面其实并不算交出了让人满意的答卷,但其实力之强劲仍然不可小觑。


三菱电机、东芝、富士电机、瑞萨电子等日本企业合计拥有超过两成的全球份额。日本企业能否在新一代产品“碳化硅功率半导体”领域也吸引到有实力的客户,将成为今后扩大市场份额的关键。