昭和電工/羅姆/富士電機(jī)等日本企業(yè)大力發(fā)展高性能SiC功率半導(dǎo)體

CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，根據(jù)日媒株式會(huì)社QUICK報(bào)道，生產(chǎn)生活中日益加速的數(shù)字化和去碳化發(fā)展，引發(fā)生產(chǎn)生活在向可再生能源方向轉(zhuǎn)換，促進(jìn)了節(jié)能及電力控制關(guān)鍵的功率半導(dǎo)體需求快速增長(zhǎng)。隨著這種需求增長(zhǎng)，半導(dǎo)體制造商加大了對(duì)技術(shù)研發(fā)和大規(guī)模生產(chǎn)的投資。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型和去碳化發(fā)展趨勢(shì)造成對(duì)下一代化合物半導(dǎo)體的期望值升高

 功率半導(dǎo)體使用的主要材料是硅，與存儲(chǔ)器等數(shù)字半導(dǎo)體使用的材料相同。然而，最近隨著電動(dòng)汽車（EV）和可再生能源的普及，人們對(duì)高效節(jié)能的下一代化合物功率半導(dǎo)體的關(guān)注度不斷升高，如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等。

日本政府的目標(biāo)是到2050年實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放為零的"碳中和"。在實(shí)現(xiàn)碳中和的綠色發(fā)展戰(zhàn)略中，日本政府將化合物功率半導(dǎo)體作為具有去碳化潛力的產(chǎn)品而納入促進(jìn)投資稅計(jì)劃之中，該項(xiàng)計(jì)劃旨在鼓勵(lì)企業(yè)投資去碳化產(chǎn)業(yè)。

具有高效節(jié)能、耐高電壓和耐高溫等特點(diǎn)的SiC（碳化硅）

SiC是一種由硅（Si）和碳（C）組成的化合物半導(dǎo)體材料。SiC的介電擊穿場(chǎng)強(qiáng)即材料對(duì)電壓擊穿的抵抗力比硅高10倍，可以承受600～數(shù)千伏特的高電壓。此外SiC還具有高耐熱性，即使在高溫環(huán)境下，其電力轉(zhuǎn)換效率也幾乎不會(huì)降低。電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中馬達(dá)發(fā)出的熱量會(huì)產(chǎn)生高溫，因此需要冷卻風(fēng)扇，如果采用SiC功率半導(dǎo)體，就可實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇小型化，因此可以說(shuō)SiC是最適合于空間有限的電動(dòng)汽車材料。

SiC具有很高的電力轉(zhuǎn)換效率，其電力損失為硅的70-90%以下，是一種高能效材料。 在電力轉(zhuǎn)換過(guò)程中，總會(huì)有一定比例的電力轉(zhuǎn)化為熱量，因此，如何減少放熱和電力損失成為重要課題。根據(jù)SiC功率半導(dǎo)體的特性，用于電動(dòng)汽車的逆變器和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的功率調(diào)節(jié)器（電力轉(zhuǎn)換裝置）的需求將會(huì)不斷增長(zhǎng)。

SiC所面臨的課題是加工的難度和成本。由于SiC比硅更硬，因此更難加工，需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)生產(chǎn)原始晶體。雖然在大規(guī)模生產(chǎn)和成本方面還面臨一些問(wèn)題，但是，為應(yīng)對(duì)最近需求增長(zhǎng)而進(jìn)行的技術(shù)研發(fā)正在為大規(guī)模生產(chǎn)鋪平道路。

根據(jù)富士經(jīng)濟(jì)在2021年6月發(fā)布的市場(chǎng)預(yù)測(cè)顯示，SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2020年的493億日元（約人民幣29.05億元）增長(zhǎng)到2030年的1859億日元（約人民幣109.54億元），增長(zhǎng)3.8倍。對(duì)SiC功率半導(dǎo)體的需求，預(yù)計(jì)除了將受到汽車電子元件使用量增加和智能手機(jī)等信息設(shè)備功能增加的推動(dòng)以外，在鐵路車輛、能源和工業(yè)部門(mén)的SiC功率半導(dǎo)體的使用量也將持續(xù)增長(zhǎng)。

昭和電工、羅姆、富士電機(jī)等公司大力發(fā)展SiC 

日本有很多公司專注于從事功率半導(dǎo)體，在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域推進(jìn)技術(shù)研發(fā)和投資增產(chǎn)。作為綜合化學(xué)制造商的昭和電工在5月份簽署合同，向在全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)上占有最大份額的德國(guó)英飛凌提供SiC晶圓料。

昭和電工一方面將不盈利的鉛蓄電池業(yè)務(wù)等出售的同時(shí)，另一方面將其公司經(jīng)營(yíng)重心轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體等增長(zhǎng)領(lǐng)域。自今年年初以來(lái)，昭和電工股價(jià)已經(jīng)上漲了約50%，但從2018年10月達(dá)到的6470日元（約人民幣380.55元）的高點(diǎn)來(lái)看，股價(jià)依然偏低。全面反彈的關(guān)鍵將依賴于今后結(jié)構(gòu)改革的進(jìn)一步發(fā)展。

羅姆（ROHM）致力于SiC的研發(fā)較早，在2012年成為世界上第一家大規(guī)模生產(chǎn)「全SiC 」功率模塊的公司，即所有的功率半導(dǎo)體元件均由SiC制成。羅姆的優(yōu)勢(shì)在于能夠處理從晶圓料到產(chǎn)品封裝的整個(gè)工序。并且羅姆也在加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的投資。在未來(lái)五年內(nèi)，投資600億日元（約人民幣35.35億元），力爭(zhēng)到2025年將在全球SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的份額從現(xiàn)在的大約20%提高到大約30%。與一些半導(dǎo)體和電子元件制造商的股票相比，羅姆的股價(jià)幾乎仍然停留在年初的較低水平，所以還有上升空間。

重型電氣設(shè)備制造商富士電機(jī)，其核心技術(shù)是功率半導(dǎo)體和電力電子。富士電機(jī)將硅和碳化硅功率半導(dǎo)體作為器件對(duì)外銷售的同時(shí)，也將其整合到本公司的電力電子和能源系統(tǒng)中。據(jù)報(bào)道，為了應(yīng)對(duì)以汽車領(lǐng)域?yàn)橹行牡墓β拾雽?dǎo)體不斷增長(zhǎng)的需求，富士電機(jī)在2021年4月提出將未來(lái)四年內(nèi)共投資1200億日元(約人民幣70.58億元)的投資增產(chǎn)計(jì)劃提前實(shí)施，因此今后的業(yè)績(jī)提高值得期待。自年初以來(lái)，雖然富士電機(jī)股價(jià)上漲了40%而處于高位，但從投資指數(shù)的角度來(lái)看，股價(jià)并未被高估，預(yù)計(jì)未來(lái)還會(huì)上漲。