古河電工研發出無氧銅條新技術!將影響全球功率半導體市場
來源:財經新報
CINNO Research 產業資訊,據日媒Business Journal報道,古河電氣工業株式會社(以下簡稱為“古河電工”)宣布稱研發了一項“無氧銅條”的新型制造技術,利用該技術可將無氧銅條的翹曲度控制在原來的一半、且厚度更均勻。無氧銅條是生產功率半導體等產品的關鍵材料,因此,古河電工研發的此項新技術有利于提高全球功率半導體廠家的生產效率。古河電工在強化“精細制造”、努力提高半導體材料方面做著積極努力。
古河電工株式會社官網
基于全球經濟的數字化轉型、“碳中和”的熱潮,以往不怎么使用半導體的設備和產品也開始搭載越來越多的半導體。性質穩定的材料對于提高半導體良率至關重要。在全球資源價格恐出現高漲的形勢下,為了有效利用有限資源、提高生產效率,無氧銅條等高性能材料的需求有可能會進一步擴大。
古河電工目前的業務情況
古河電工的核心業務是生產銅質電線等產品。今天的古河電工是由今天的古河機械金屬于1884年成立的本所溶銅所和發明家山田與七創立的山田電線制造所合并而成。成立后第三年即1887年,原東京電燈公司開始在日本橋茅場町啟動發電業務。古河電工為了推動電力的順暢輸送,強化了電線產能,同時也把握了日本社會基建需求,獲得了增長。
古河電工把獲得的資金分配給其他業務,最終構建了現在的三大事業部:光纖電纜(Fiber Cable)等信息通信相關的基建業務、車載零部件等電裝業務、功能性產品業務(如用于構成線路的銅箔)。古河電工雖然是根據主要客戶類別劃分事業部,但每項業務中都融合了古河電工在銅電線(也是古河電工的起家業務)中積累的出色材料技術。古河電工通過提高銅的精煉純度、創造更多可有效管理電流的材料,成功把握了日本國內外基建、新型汽車、5G高速通信等方向的需求。
此外,如今古河電工的業務有強有弱。電線的需求受到全球經濟GDP增長率的聯動影響。中國在“雷曼沖擊”以后積極發展公共基建,對銅的需求劇增;如今中國經濟發展速度放緩,對古河電工造成了嚴重影響。當下,中國貫徹疫情清零政策,對經濟造成了一定影響。為了保持就業率,中國政府正努力發展公共事業,以帶動經濟繼續增長。但是,房地產市場的不景氣導致地方政府財政收入減少,企業無法履行債務導致金融機構謹慎投資,因此,難以使經濟獲得之前的增長速度。這對古河電工的基建業務有一定負面影響。
此外,疫情導致供應鏈受限,俄烏沖突導致能源價格高漲。以上兩項因素交織融合,導致全球汽車生產量下滑。另一方面,用于半導體方向的超高純度銅材料的市場需求則在不斷擴大。
超高純度半導體材料生產技術頗受關注
基于以上背景,古河電工成功確立了純度高、厚度均勻的無氧銅條生產技術,從而協助古河電工的客戶一一功率半導體廠家來提高生產良率(即削減生產損失)。
無氧銅條指的是去除了氧等不純物質的高純度銅條。一般而言,銅具有較高的導電性,但一旦混入異物(如氣泡等),其導電性就會降低。因此,為了充分發揮電線和半導體線路的性能,必須要提高銅的精煉純度。據古河電工透露,一般情況下把純度為99.96%的銅稱為“無氧銅”。而古河電工可以生產出純度為99.99%的無氧銅。此外,古河電工也在研發可進一步提高無氧銅純度的技術。古河電工有效利用超高純度銅的生產技術,為客戶提供無氧銅條,以滿足需求急劇增長的功率半導體(一種進行輸電、控制電壓的半導體)需求。
功率半導體晶圓是通過在上下陶瓷面貼附無氧銅板生產的,生產過程中面臨的一大問題是基底翹曲。首先,很難保證在基底兩面貼附厚度一致的薄銅板。其次,當在基底兩面貼附厚度不均的極薄銅板時產生的熱量也會導致翹曲產生。
此外,在使用功率半導體過程中也會發熱,其基底的膨脹和收縮都容易導致翹曲出現。最終導致芯片(Chip)破裂、絕緣部分剝離等問題。換言之,銅材的厚度(生產精度)和純度直接影響芯片(Chip)壽命。
古河電工為解決翹曲問題,靈活運用在邏輯半導體材料中積累的壓延技術,成功使無氧銅條的厚度偏差控制在原來的1/2,也有望減輕基底的翹曲問題。古河電工的此次技術突破的影響極大,例如有利于提高半導體良率、削減半導體生產工藝中產生的二氧化碳、提高芯片壽命、獲得更薄的基底等。
古河電工在半導體材料領域業務急速增長的機會
全球經濟環境急劇變化、前景不容樂觀,但古河電工在半導體材料領域卻獲得了業務增長的機會。如今全球使用的半導體數量在不斷增多。例如,電動汽車、更多家庭和生產車間引進的IoT相關設備、不斷普及的數字家電、為實現碳中和而推行的可再生能源和送配電基建等諸多領域都需要較多的功率、邏輯、存儲半導體。在能源價格高漲、未來不夠明朗的環境下,很多日本功率半導體廠家瞄準以上發展趨勢,積極強化生產。其中一個典型事例是同屬于古河集團的富士電氣正在加速強化功率半導體業務運營體系。
古河電工要想切實把握以上市場需求,需要在細微、高純度材料的生產方面精益求精,就像此次研發的無氧銅條技術一樣。此外,古河電工在前景性較好的碳中和、高速通信等領域(如光線、超導技術等)中也發揮著其全球性競爭力。
此外,古河電工還把客戶工廠中廢棄的銅循環用于無氧銅條的生產中。古河電工的管理團隊應該強化與海內外先進IT企業、半導體廠家之間的合作,并加速在公司內部實施碳中和措施,以提高高附加值材料的生產技術、推進高附加值材料的實用化。這對提高古河電工和日本國內半導體產業的競爭力極其重要。
在全球能源價格高漲、企業運營成本不斷增加的形勢下,業務環境日趨嚴峻。正是因為未來環境充滿了不確定因素,古河電工管理層更應該強化研發體系、集中創造新型材料。由于明確了業務運營方針,古河電工的業務有望獲得更高增長。
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