功率半导体日本有优势,中国大举投资
2022/11/10
海外企业的SiC功率半导体份额拥有领先优势。总部在瑞士的意法半导体(ST Microelectronics)的SiC市场份额达到约40%,位列全球首位。该公司的SiC功率半导体已经迅速被美国特斯拉的主力纯电动汽车“Model 3”的部分产品采用。意法半导体10月还宣布了在意大利新建SiC晶圆工厂的消息。
GaN也作为新一代功率半导体备受关注
新一代功率半导体方面,氮化镓(GaN)基板材料也备受关注。GaN是氮和镓的化合物,拥有比SiC更稳定的结构,可以提高频率。
如果提高频率,就能更精细地控制电力,可以使调整所需要的外围零部件等缩小尺寸或者减少数量。随着电力控制容易发生电力损耗,但GaN可以减小这种损耗。适用于方便携带和容易安装的充电器及基站等小型产品。
不过,由于很难制造高品质的晶体,目前基板使用的是硅。如果GaN基板能实现实用化,还可以承受跟SiC同等以上的高电压,用途将扩大到EV等。也有人期待其成为可以比SiC提高性能的实力技术。
在GaN功率半导体领域,日本企业的优势在于基础技术。据日本专利厅统计,2000~2019年在世界上申请的相关专利,日本企业占4成。在GaN基板领域,三菱化学集团将与日本制钢所合作,预计2023年初实现量产,住友化学最早2024年度实现量产。
2014年因开发蓝色发光二极管(LED)而共同获得诺贝尔物理学奖的名古屋大学的天野浩教授认为应该积极开发GaN,表示“日本的优势在于材料和器件等”。
化学及材料等知识的积累将左右功率半导体的竞争力。量产所需要的投资规模也比尖端逻辑(运算)半导体等要小,有很多参与者涉足该领域。日本要想充分利用企业占优势的基础技术,行业重组及并购(M&A)等战略将左右今后在世界上的竞争力。
功率半导体用途广,市场仍将增长
功率半导体的特点是用途多样。不仅用于纯电动汽车(EV),还用于家电、铁路车辆、工业机械及可再生能源相关设备等需要电气控制的所有机器。
三菱电机功率器件制作所所长岩上彻说:“要想实现碳中和,需要有利于节能的功率半导体,今后市场将迅猛增长”。
英国调查公司Omdia预计,2027年的市场规模将达到约290亿美元,是2020年的近2倍。虽说目前碳化硅(SiC)半导体在迅猛增长,但传统的硅(Si)半导体仍占市场的9成以上,仍是主流。
半导体市场迎来“硅周期”,进入低迷状态。受智能手机及个人电脑供货量减少的影响,占整个市场7成的运算半导体使用的逻辑半导体和存储用存储器正在加快减速。
而功率半导体保持坚挺。预测整个半导体市场负增长的2023年,功率半导体也将增长5%左右。虽然规模并不大,但以EV为中心,用途多样,并且左右节能性能的功率半导体的交易大。
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