碳化硅生產(chǎn)廠家 羅姆誓奪碳化硅功率半導(dǎo)體世界第一

日本半導(dǎo)體廠商羅姆（ROHM）將開始正式量產(chǎn)歷經(jīng)20年開發(fā)的新一代功率半導(dǎo)體。這種產(chǎn)品使用碳化硅（SiC）材料，與以往的硅產(chǎn)品相比，可使電力損耗減至一半以下。該公司將開拓純電動汽車（EV）及醫(yī)療等新用途市場。在經(jīng)歷了家電用半導(dǎo)體低迷等蟄伏期之后，羅姆試圖再次走上增長軌道。

“由于脫碳化和資源價格高漲，汽車的電動化需求增強，碳化硅產(chǎn)品的需求提前了兩年”，羅姆社長松本功說。該公司計劃到2025財年（截至2026年3月）最高向碳化硅功率半導(dǎo)體投資2200億日元。這是投資額增加到了2021年時計劃的4倍。

碳化硅受到全球純電動汽車相關(guān)人士的關(guān)注。它是作為玻璃材料的硅和碳在1000度以上的高溫下結(jié)合而成的物質(zhì)，硬度僅次于鉆石等，在地球上排名第三。其可耐受高電壓，被用作切換或控制電力的功率半導(dǎo)體的材料。

與普通半導(dǎo)體使用的硅相比，即便在約10倍的高電壓下，碳化硅也能保持絕緣性。由于耐受高電壓，可使半導(dǎo)體縮小尺寸并減小厚度，電阻也能降低。與硅相比，能使電力損耗減至一半以下。

目標(biāo)是獲得30％的全球份額

2022年春，在羅姆設(shè)在福岡縣南部的主力基地——羅姆阿波羅筑后工廠（位于該縣筑后市），一棟白色外墻的新廠房落成。這是日本國內(nèi)企業(yè)首次建設(shè)的碳化硅功率半導(dǎo)體專用新廠房，最快在2022年內(nèi)就將投產(chǎn)。

新廠房由兩層結(jié)構(gòu)的無塵車間組成，生產(chǎn)現(xiàn)場幾乎看不到人影。身穿白色防塵服的工作人員只需偶爾操作一下儀表，吊在天花板軌道上的輸送機就會四處移動碳化硅生產(chǎn)廠家，不停地加工碳化硅基板。該廠房的目標(biāo)是實現(xiàn)24小時自動生產(chǎn)。

如果滿負(fù)荷生產(chǎn)，預(yù)計可實現(xiàn)年銷售額達到1100億日元以上。這是羅姆制定的2025財年碳化硅功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)目標(biāo)。目前羅姆的碳化硅功率半導(dǎo)體全球份額為14％左右。德國英飛凌科技 (Infineon Technologies）和瑞士意法半導(dǎo)體（ST Microelectronics）等是該公司的強大競爭對手。松本社長認(rèn)為，通過建設(shè)新工廠等增產(chǎn)投資，該公司的份額可提高到30％，“有望拿下份額世界第一”。

碳化硅功率半導(dǎo)體市場正在迅速崛起。羅姆首先瞄準(zhǔn)的用途是純電動汽車。

純電動汽車使用功率半導(dǎo)體來進行馬達控制、電池充放電以及向外圍設(shè)備供電。如果將轉(zhuǎn)換效率為90％的硅功率半導(dǎo)體換成碳化硅產(chǎn)品，轉(zhuǎn)換效率將提高到95％。整個純電動汽車的續(xù)航距離將延長10％左右。

羅姆2022年4月發(fā)布消息稱，美國新興純電動汽車制造商Lucid Group的車輛已確定采用該公司的產(chǎn)品。松本社長表示“目前還在以日本和歐洲廠商采用我們的產(chǎn)品為目標(biāo)進行協(xié)商”。2021年，羅姆與中國大型汽車零部件企業(yè)“正海集團”（山東省）成立了合資公司。最早將于今年年內(nèi)開始生產(chǎn)使用碳化硅的電流轉(zhuǎn)換零部件等，向中國汽車制造商供貨。

碳化硅功率半導(dǎo)體正在成為羅姆再次實現(xiàn)增長的驅(qū)動力。

2000年代以后，羅姆曾陷入長期停滯期。創(chuàng)立于1954年的羅姆從電阻器制造商起家，電阻器由佐藤研一郎開發(fā)，他在大學(xué)畢業(yè)后創(chuàng)立了這家企業(yè)。后來涉足家電用半導(dǎo)體“定制IC（集成電路）”領(lǐng)域，到90年代獲得長足發(fā)展。市值曾一度達到5萬億日元，是現(xiàn)在的約4倍。

但2000年初IT泡沫破滅后，隨著日本家電制造商的衰退，羅姆為需求減少而苦惱不已。松本社長回憶道“之前曾被稱為‘定制化企業(yè)羅姆’，但當(dāng)時必須尋找新市場”。

采用垂直整合生產(chǎn)模式

為了開拓汽車等新用途市場，羅姆此前一直大力開發(fā)的正是碳化硅功率半導(dǎo)體。90年代開始與京都大學(xué)等開展共同研究。致力于共同研究的京都大學(xué)名譽教授松波弘之稱，在日美貿(mào)易摩擦激烈的90年代，“（日本）通商產(chǎn)業(yè)?。ó?dāng)時）提供的預(yù)算下不來，只能利用近畿通產(chǎn)局的其他名目的預(yù)算持續(xù)開展了研究”。松波教授說“因為很早就開始進行共同研究，所以在量產(chǎn)技術(shù)上走在了前面”。

羅姆在開發(fā)和生產(chǎn)兩個方面堅持投資的做法正在結(jié)出碩果。2009年該公司收購了生產(chǎn)半導(dǎo)體原料——碳化硅晶圓的德國SiCrystal。甚至連轉(zhuǎn)換零部件和外圍模塊都由羅姆自己開發(fā)。海外大企業(yè)往往把原料生產(chǎn)和半導(dǎo)體及外圍零部件的開發(fā)分割開來。一方面，羅姆可以與純電動汽車制造企業(yè)磋商之后再進行開發(fā)等，“優(yōu)勢在于可通過垂直整合模式進行品質(zhì)管理”（松本社長）。

1988年，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全球份額達到最高（50％），目前已降至10％左右。過去日本企業(yè)曾在存儲器等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，但90年代以后被臺灣和韓國企業(yè)趕超。

在這種情況下，日本企業(yè)至今仍在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域占有約30％的份額，依然具備競爭力。除了汽車以外，碳化硅產(chǎn)品還有望在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和家電等廣泛領(lǐng)域普及。羅姆的增產(chǎn)投資也左右著日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來的成敗。

車載半導(dǎo)體全球市場規(guī)模2030年將達1萬億日元

因脫碳需求高漲，碳化硅功率半導(dǎo)體市場將迅速擴大。據(jù)日本矢野經(jīng)濟研究所預(yù)測，到2030年，嵌有功率半導(dǎo)體的車載用零部件的全球市場規(guī)模將擴大至1.03萬億日元，達到2021年的約4倍。其中，碳化硅產(chǎn)品的占比將達到55％，超過硅產(chǎn)品。

羅姆的碳化硅功率半導(dǎo)體

將來碳化硅功率半導(dǎo)體的用途也將擴大到車載以外的領(lǐng)域。京都大學(xué)名譽教授松波弘之稱，用途“還有可能擴大到可再生能源等供電系統(tǒng)、醫(yī)療器械、普通電氣化產(chǎn)品”。

在醫(yī)療領(lǐng)域，通過照射中子射線來破壞癌細(xì)胞的新療法“硼中子俘獲治療技術(shù)（BNCT）”備受關(guān)注。如果使用可耐受高電壓的碳化硅功率半導(dǎo)體，就能使加速器的尺寸縮小，裝置的引入費用也可降低到20億日元左右，僅為原來的幾分之一。羅姆已向初創(chuàng)企業(yè)“福島碳化硅應(yīng)用技研”（位于福島縣楢葉町）出資，為在京都府立醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院開展的臨床試驗提供支持。

在碳化硅功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，羅姆與歐美半導(dǎo)體大企業(yè)之間的競爭日益激烈。據(jù)英國調(diào)查公司Omdia統(tǒng)計，目前羅姆的功率半導(dǎo)體全球份額排在第10位，單就碳化硅產(chǎn)品而言，排在第4位左右。純電動汽車用途方面碳化硅生產(chǎn)廠家，美國特斯拉采用了瑞士意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品，韓國現(xiàn)代汽車則采用德國英飛凌科技的產(chǎn)品。

碳化硅功率半導(dǎo)體的增產(chǎn)投資也十分活躍。英飛凌在馬來西亞投資2800億日元建廠，打算2024年投產(chǎn)。意法半導(dǎo)體在意大利建設(shè)的新廠房將于2023年投入使用。

不過，在制造設(shè)備的設(shè)置等方面，碳化硅功率半導(dǎo)體需要進行與使用硅的傳統(tǒng)半導(dǎo)體生產(chǎn)不同的設(shè)置。即便建設(shè)了工廠，生產(chǎn)線也需要花費以年為單位的時間才能正式投產(chǎn)。

羅姆計劃2022年搶在世界大型企業(yè)前提高產(chǎn)能。使新廠房盡快步入正軌，以獲得大型訂單等，能在多大程度上率先抓住客戶將對公司發(fā)展起到關(guān)鍵作用。

圍繞新一代功率半導(dǎo)體，使用化合物“氮化鎵（GaN）”的基板開發(fā)也備受關(guān)注。其頻率高于碳化硅，可以縮小充電器的尺寸或者減少零部件的數(shù)量。雖然碳化硅半導(dǎo)體在量產(chǎn)方面處于領(lǐng)先地位，但如果氮化鎵的開發(fā)取得進展，就會成為與碳化硅競爭的半導(dǎo)體。

打算憑借碳化硅功率半導(dǎo)體來實現(xiàn)增長的羅姆，可以說是在和時間賽跑。

日本經(jīng)濟新聞（中文版：日經(jīng)中文網(wǎng)）京都支社 新田榮作

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