昭和電工/羅姆/富士電機等日本企業大力發展高性能SiC功率半導體

CINNO

2021年9月7日 11:12

昭和電工/羅姆/富士電機等日本企業大力發展高性能SiC功率半導體的圖3

CINNO Research產業資訊，根據日媒株式會社QUICK報道，生產生活中日益加速的數字化和去碳化發展，引發生產生活在向可再生能源方向轉換，促進了節能及電力控制關鍵的功率半導體需求快速增長。隨著這種需求增長，半導體制造商加大了對技術研發和大規模生產的投資。

數字化轉型和去碳化發展趨勢造成對下一代化合物半導體的期望值升高

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

日本政府的目標是到2050年實現溫室氣體排放為零的"碳中和"。在實現碳中和的綠色發展戰略中，日本政府將化合物功率半導體作為具有去碳化潛力的產品而納入促進投資稅計劃之中，該項計劃旨在鼓勵企業投資去碳化產業。

具有高效節能、耐高電壓和耐高溫等特點的SiC（碳化硅）

SiC是一種由硅（Si）和碳（C）組成的化合物半導體材料。SiC的介電擊穿場強即材料對電壓擊穿的抵抗力比硅高10倍，可以承受600～數千伏特的高電壓。此外SiC還具有高耐熱性，即使在高溫環境下，其電力轉換效率也幾乎不會降低。電動汽車行駛過程中馬達發出的熱量會產生高溫，因此需要冷卻風扇，如果采用SiC功率半導體，就可實現風扇小型化，因此可以說SiC是最適合于空間有限的電動汽車材料。

SiC具有很高的電力轉換效率，其電力損失為硅的70-90%以下，是一種高能效材料。在電力轉換過程中，總會有一定比例的電力轉化為熱量，因此，如何減少放熱和電力損失成為重要課題。根據SiC功率半導體的特性，用于電動汽車的逆變器和太陽能發電系統中的功率調節器（電力轉換裝置）的需求將會不斷增長。

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，需要更長的時間來生產原始晶體。雖然在大規模生產和成本方面還面臨一些問題，但是，為應對最近需求增長而進行的技術研發正在為大規模生產鋪平道路。

根據富士經濟在2021年6月發布的市場預測顯示，SiC功率半導體市場規模預計將從2020年的493億日元（約人民幣29.05億元）增長到2030年的1859億日元（約人民幣109.54億元），增長3.8倍。對SiC功率半導體的需求，預計除了將受到汽車電子元件使用量增加和智能手機等信息設備功能增加的推動以外，在鐵路車輛、能源和工業部門的SiC功率半導體的使用量也將持續增長。

昭和電工、羅姆、富士電機等公司大力發展SiC

日本有很多公司專注于從事功率半導體，在功率半導體領域推進技術研發和投資增產。作為綜合化學制造商的昭和電工在5月份簽署合同，向在全球功率半導體市場上占有最大份額的德國英飛凌提供SiC晶圓料。

昭和電工一方面將不盈利的鉛蓄電池業務等出售的同時，另一方面將其公司經營重心轉移到半導體等增長領域。自今年年初以來，昭和電工股價已經上漲了約50%，但從2018年10月達到的6470日元（約人民幣380.55元）的高點來看，股價依然偏低。全面反彈的關鍵將依賴于今后結構改革的進一步發展。

羅姆（ROHM）致力于SiC的研發較早，在2012年成為世界上第一家大規模生產「全SiC 」功率模塊的公司，即所有的功率半導體元件均由SiC制成。羅姆的優勢在于能夠處理從晶圓料到產品封裝的整個工序。并且羅姆也在加強對生產設備的投資。在未來五年內，投資600億日元（約人民幣35.35億元），力爭到2025年將在全球SiC功率半導體市場的份額從現在的大約20%提高到大約30%。與一些半導體和電子元件制造商的股票相比，羅姆的股價幾乎仍然停留在年初的較低水平，所以還有上升空間。

重型電氣設備制造商富士電機，其核心技術是功率半導體和電力電子。富士電機將硅和碳化硅功率半導體作為器件對外銷售的同時，也將其整合到本公司的電力電子和能源系統中。據報道，為了應對以汽車領域為中心的功率半導體不斷增長的需求，富士電機在2021年4月提出將未來四年內共投資1200億日元(約人民幣70.58億元)的投資增產計劃提前實施，因此今后的業績提高值得期待。自年初以來，雖然富士電機股價上漲了40%而處于高位，但從投資指數的角度來看，股價并未被高估，預計未來還會上漲。

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