日企增产碳化硅功率半导体,欲夺主导权

2023/01/10


  在日本,使用碳化硅(SiC)的新一代功率半导体接连出现增产动向。作为材料的碳化硅的加工技术对性能发挥着关键作用,罗姆等日本企业在该领域具有一定的存在感。由于智能手机和个人电脑的出货量减少,用于运算的逻辑半导体和用来存储数据的存储器的需求减少,在这种情况下,功率半导体的需求仍保持坚挺。碳化硅还显示出了成为主力功率半导体之一的发展势头。

       

  全球份额前10里日企占4席

          

  功率半导体起到了通电或断电的开关作用。即便在同一产品内,不同零部件的电压、频率、电流也各不相同,因此功率半导体用于把交流电转换为直流电或调整电压。

  

罗姆的碳化硅功率半导体。已开始瞄准电动汽车等领域的需求进行增产

    

  进行电力转换时会发生损耗。这是智能手机充电器发热的主要原因。如果功率半导体的性能提高,损耗就会减少,智能手机充电1次的续航时间也能延长。

    

  此前功率半导体的材料一直使用硅。在纯电动汽车(EV)等的开发竞争加剧的情况下,需要使用能够进一步提升性能的新材料。实用化进展最快的是碳化硅。这种材料是碳和硅的化合物,硬度高、耐久性出色、可耐受高电压和高电流。

   

  2022年,由于逻辑半导体和存储器减速,半导体相关企业的股价明显下跌。另一方面,据英国调查公司Omdia预测,2027年碳化硅功率半导体的市场规模将扩大到39亿美元,达到2021年的约4倍。在半导体相关股票中,中长期的成长性是值得期待的重要因素。三菱UFJ摩根士丹利证券的首席投资战略师藤户则弘指出:“与DRAM等相比,包括碳化硅产品在内的功率半导体的需求坚挺,是机电领域资金出逃时的流入对象”。

        

  碳化硅需要人工制备,晶圆等很难实现稳定生产。因此,功率半导体不同于靠微细化左右性能的运算用逻辑半导体,加工技术是竞争力的源泉。这一领域不需要制造设备等大规模投资,在材料研究方面积累了丰富业绩的日本企业容易发挥自身优势。

        

  法国调查公司Yole的数据显示,从2021年碳化硅功率半导体的全球份额来看,以位居第4位的罗姆为首,三菱电机、富士电机、东芝4家日本企业进入了前10名。

    

  罗姆2022年12月在福冈县南部的主力基地正式启动了日本国内首座专门生产碳化硅功率半导体的新工厂。产品设想用于EV的马达控制、电池充放电、为周边设备供电等用途。到2025财年(截至2026年3月),罗姆将把全球份额从目前的1成左右提高到3成,目标是份额位居第1。

   


  

  到2025财年,罗姆与碳化硅功率半导体相关的销售额将提高到2021财年的7倍,达到1100亿日元。计划在同一时期使总体销售额增加33%,达到6000亿日元,其中大部分将通过碳化硅相关业务来增加。到2023年晶圆尺寸也将由现在的150毫米扩大到200毫米,通过增加口径来提高生产效率,到2025财年罗姆的营业利润率计划由上财年的15.8%提高到20%。

     

  富士电机计划在截至2023年度的5年内,对整个功率半导体业务进行1900亿日元的设备投资。在碳化硅功率半导体方面,2022年度长野县的松本工厂已开始生产EV用产品。还计划2024年度开始在青森县的津轻工厂量产,建立由两个基地生产的体制。从2024年开始,富士电机将逐渐增加全球份额,争取2025~2026年使全球份额达到约2成。

   

    

  东芝通过子公司东芝电子元件(Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation)主要面向铁路用途生产碳化硅功率半导体。已通过同属于东芝集团旗下的Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation向东京地铁的丸之内线路、JR西日本的车辆供应碳化硅功率半导体,用于逆变器等,年销售额达到几十亿日元。

   

  东芝把功率半导体作为器件业务的增长支柱,还面向EV及工业设备等不断扩充碳化硅产品线。东芝已经与国内外的汽车厂商就用于EV展开协商,计划把销路扩大到铁路用途以外。东芝还在推进有望比碳化硅进一步提高性能的氮化镓(GaN)功率半导体的研发。

     

  三菱电机在现有硅功率半导体的销售上拥有很大影响力。该公司的碳化硅功率半导体除了用于JR东海的东海道新干线车辆“N700S”的马达驱动系统等铁路外,还广泛用于汽车及工业等用途。三菱电机还探讨把晶圆口径扩大到200毫米,提高生产效率。

     

  瑞银证券的分析师平田真悟指出:“在半导体相关厂商中,罗姆的碳化硅是非常有前途的领域,备受全球投资者关注”。认为罗姆有望通过涨价提高收益等,该公司具备投资价值。

   

  关于大型机电企业,松井证券的首席市场分析师窪田朋一郎指出:“东芝的重组等动向受到关注,三菱电机的社会基础设施等其他业务也很大”。有观点认为,碳化硅业务对其股价的影响有限。

      

  纯电动汽车纷纷采用

      

  碳化硅功率半导体可以将EV的续航距离延长1成左右,因此在美国特斯拉的主力车型“Model 3”的部分车辆上早已用于逆变器。调查公司Yole的数据显示,截至2021年碳化硅功率半导体的各种用途中,63%用于汽车,2027年将扩大到79%。日本国内汽车厂商也纷纷在新车上采用。

  


      

  丰田将在2023年冬季以后上市的雷克萨斯的纯电车型“RZ”上,把碳化硅半导体用于逆变器。雷克萨斯RZ的续航距离约450公里,丰田负责人表示:“通过采用碳化硅,实现了客户可放心乘车的续航距离”。

      

  丰田2020年底推出的燃料电池车“MIRAI”的新款车型,在提高电压输出的功率模块上采用了电装生产的碳化硅。与传统功率半导体相比,体积减小约30%,电力损失可以降低约70%,可兼顾部件小型化和提高燃效。

      

  2022年9月下旬,本田也宣布对于2026年以后推出的中大型EV,将在逆变器上采用碳化硅。将组装到EV的驱动装置“电动Axle”上。日立制作所的汽车部件子公司日立Astemo获得了订单。

   

  能在EV上获得多大程度的普及将左右碳化硅相关股票的股价。

   

  日本经济新闻(中文版:日经中文网)大越优树

       

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