本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察

日本瑞薩今日宣佈，將對其位於甲府的甲府工廠進行價值 900 億日元的投資。他們指出，雖然工廠於 2014 年 10 月關閉，但瑞薩電子計劃在 2024 年重新開放該工廠，作為能夠製造IGBT和功率MOSFET的300 毫米功率半導體晶圓廠。

瑞薩表示，隨着碳中和勢頭的增長，預計全球對供應和管理電力的高效功率半導體的需求將在全球範圍內急劇增加。瑞薩特別預計電動汽車 (EV) 的需求將快速增長，因此計劃提高其 IGBT 等功率半導體的產能，為脱碳做出貢獻。一旦甲府工廠實現量產，瑞薩功率半導體的總產能將翻一番。

瑞薩電子的全資子公司瑞薩半導體制造有限公司的甲府工廠此前經營 150mm 和 200mm 晶圓製造線。為了提高產能，瑞薩決定利用工廠的剩餘建築，將其恢復為專用於功率半導體的 300 毫米晶圓廠。

瑞薩電子總裁兼首席執行官 Hidetoshi Shibata 表示：“可持續發展是我們的核心，以‘讓我們的生活更輕鬆’為宗旨，我們希望建立一個可持續的未來，我們的半導體技術和解決方案有助於讓我們的生活更輕鬆。” “這項投資使我們能夠擁有最大的專用於功率半導體的晶圓製造線，這是實現脱碳的關鍵。我們將繼續進行必要的投資，以提高我們的內部生產能力，同時進一步加強與外包合作伙伴的聯繫。為應對中長期需求增長，瑞薩電子仍致力於確保供應安全，為我們的客户提供最佳支持。”

東芝擴產SiC和GaN，大幅提升功率半導體

今年年初，東芝子公司表示，將在 4 月開始的新財年增加資本支出，以在需求旺盛的情況下擴大其主要生產基地的功率半導體器件的產能。

東芝電子器件與存儲設備已為 2022 財年指定投資 1000 億日元（8.39 億美元），比 2021 財年 690 億日元的估計高出約 45%。

這筆資金將資助在石川縣的生產子公司加賀東芝電子的場地建設一個新的製造設施，該設施計劃於 2023 年春季開始。它還將包括在現有結構內安裝一條新的生產線。此次升級預計將使東芝的功率半導體產能提高約 150%。

功率器件用於電子設備中的電力供應和控制，有助於減少能量損失。隨着向碳中和社會的努力加速和車輛電動化，需求正在增加。

產能擴張將不僅涵蓋由硅片製成的功率器件，還包括以碳化硅和氮化鎵為晶圓的下一代芯片。

東芝還將擴大對另一個主要產品類別硬盤的投資。它已開發出將存儲容量提高到超過 30 TB 的技術，或比當前可用水平高出 70% 以上，並致力於早期商業化。

東芝電子器件和存儲公司正在設想數據中心和電源設備的硬盤驅動器的增長，並正在緊急加大在這兩個領域的投資。為了加強其重點，該部門在 2020 財年重組了其業務，結束了系統芯片業務的新發展。

東芝已在截至 2025 財年的五年內為設備業務指定投資 2900 億日元，而上一個五年期間為 1500 億日元。該集團在當前五年任期的前兩年使用了約 60% 的預算，如有必要，將考慮投入更多資金。

該集團已公佈計劃拆分為三個針對基礎設施、設備和半導體存儲器的公司。但大股東對此表示反對，分拆能否實現尚不確定。

三菱電機：1300億投向功率半導體，謀劃8英寸SiC

三菱電機於 2021 年 11 月 9 日舉行了功率器件業務的業務説明會，並宣佈將在未來五年內向功率半導體業務投資 1300 億日元，直至 2025 年。該公司計劃在福山工廠（廣島縣福山市）新建一條 12 英寸（300 毫米）晶圓生產線，並計劃到 2025 年將其產能比 2020 年翻一番。

據該公司稱，由於汽車自動化、消費設備逆變器的進步和工業/可再生能源的節能需求，功率器件市場在2020年到2025年之間將以12%的複合年增長率（CAGR）增長。而電氣化鐵路的發展，以及自動化的進步。預計會以速度擴大。

功率器件市場前景

三菱電機將公司功率器件業務的目標設定為——到2025年銷售額2400億日元以上、營業利潤率10%以上。為實現目標，三菱電機將重點關注增長預期較高的汽車領域和公司市場佔有率較高的消費領域，兩個領域按領域銷售的比例將從2020年的 50%提升到到2025年的65% 。

公司的增長目標和業務政策

三菱電機還表示還表示，與 2020 年相比，公司計劃到 2025 年將晶圓製造（前道處理）的產能翻一番。封裝和檢測環節（後道工序）也將“及時、適當地投入”以滿足未來的需求。按照三菱電機的計劃，公司在未來五年（至2025年）的投資規模約為1300億日元。

這項投資的一個典型例子是在福山工廠建設 8 英寸（200 毫米）和 12 英寸生產線。8英寸生產線將於2021年11月開始試運行，並計劃於2022年春季開始量產。12英寸線的量產目標是2024年。

固定投資計劃概要

新的12英寸生產線具有通過增加硅片直徑和通過自動化提高生產力的優勢，以及通過在內部增加載流子存儲層實現低損耗的獨特“CSTBT cell結構”晶圓。通過這種改進，三菱電機希望能夠實現低損耗和提高生產率，三菱電機也將把它應用到 RC-IGBT 上，以實現其產品的差異化，而汽車領域和消費領域將是公司這些產品的首個目標市場。

三菱電機同時表示，公司也在加強對 SiC 的努力，它具有從大型電動汽車擴展到中型電動汽車的潛力。除了將獨特的製造工藝應用於溝槽 MOSFET 以進一步提高性能和生產力之外，該公司還考慮製造 8 英寸Si晶圓。

該公司表示，“我們將根據客户的需求適當地使用硅和 SiC 來加強我們的業務。通過提供集成了硅芯片 / SiC 芯片的模塊陣容，我們將滿足從小到大客户的多樣化需求。”解釋説。

富士電機表示，將增產功率半導體

2022年1月27日，富士電機表示，將增產功率半導體生產基地富士電機津輕半導體（青森縣五所川原市/以下簡稱津輕工廠）的SiC（碳化硅）產能。量產計劃在截至 2025 年 3 月的財政年度開始。

未來五年，富士電機將擴大 8 英寸硅片前端生產線為中心，進行與功率半導體相關的資本投資，總額 將高達1200 億日元。但是，為了應對電動汽車和可再生能源對功率半導體的需求增加，富士電機決定追加投資，包括在津輕工廠建設 SiC 功率半導體生產線。

“功率半導體的資本投資預計將增加到1900億日元，”該公司表示。

羅姆，繼續加碼SiC

搶攻電動車(EV)商機、日廠忙增產EV用次世代半導體「碳化硅(SiC)功率半導體」。

據日經新聞早前報導，因看好來自電動車(EV)的需求將擴大，也讓羅姆(Rohm)等日本廠商開始相繼增產節能性能提升的EV用次世代半導體。各家日廠增產的對象為用來供應\控制電力的「功率半導體」產品，不過使用的材料不是現行主流的硅(Si)、而是採用了碳化硅(SiC)。SiC功率半導體使用於EV逆變器上的話，耗電力可縮減5-8%、可提升續航距離，目前特斯拉(Tesla)和中國車廠已開始在部分車款上使用SiC功率半導體。

報導指出，因看好來自EV的需求有望呈現急速擴大，羅姆將投資500億日圓、目標在2025年之前將SiC功率半導體產能提高至現行的5倍以上。羅姆位於福岡縣筑後市的工廠內已蓋好SiC新廠房、目標2022年啟用，中國吉利汽車的EV已決定採用羅姆的SiC功率半導體產品，而羅姆目標在早期內將全球市佔率自現行的近2成提高至3成。

羅姆在該領域一直處於領先地位，2010 年量產了世界上第一個 SiC 晶體管。2009 年收購的德國子公司 SiCrystal 生產 SiC 晶圓，使羅姆具備了從頭到尾的生產能力。它最近在日本福岡縣的一家工廠開設了一個額外的生產設施，這是將產能增加五倍以上的計劃的一部分。

攜手電裝，聯電將在日本建12吋IGBT線

早前，日本電裝（DENSO）發表消息稱，公司將和全球半導體代工廠聯合微電子公司達成協議，同意在聯電日本晶圓廠子公司USJC 300 毫米晶圓廠，合作生產功率半導體，以滿足汽車市場不斷增長的需求。

USJC 的晶圓廠將安裝絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 生產線，這將是日本第一家在 300 毫米晶圓上生產 IGBT 的工廠。DENSO 將貢獻其面向系統的 IGBT 器件和工藝技術，而 USJC 將提供其 300mm 晶圓製造能力，以將 300mm IGBT 工藝量產，該計劃於 2023 年上半年開始。此次合作得到了改造和脱碳計劃的支持日本經濟產業省不可缺少的半導體。

隨着全球減少碳排放的努力，電動汽車的開發和採用加速，汽車電氣化所需的半導體需求也在迅速增加。IGBT 是功率卡中的核心器件，用作逆變器中的高效功率開關，用於轉換直流和交流電流，以驅動和控制電動汽車電機。

“DENSO 很高興成為日本首批開始在 300 毫米晶圓上量產 IGBT 的公司的成員，”電裝總裁 Koji Arima 説。“隨着移動技術的發展，包括自動駕駛和電氣化，半導體在汽車行業變得越來越重要。通過此次合作，我們將為功率半導體的穩定供應和汽車的電氣化做出貢獻。”

“作為日本的主要代工企業，USJC 致力於支持政府促進國內半導體生產和向更環保的電動汽車過渡的戰略，”USJC 總裁 Michiari Kawano 説。“我們相信，我們獲得汽車客户認證的代工服務與電裝的專業知識相結合，將生產出高質量的產品，為未來的汽車趨勢提供動力。”

“我們很高興與電裝這樣的領先公司進行這種雙贏的合作。這是聯電的一個重要項目，將擴大我們在汽車領域的相關性和影響力，”聯電聯席總裁 Jason Wang 説。“憑藉我們強大的先進專業技術組合和位於不同地點的 IATF 16949 認證晶圓廠，聯華電子能夠很好地滿足汽車應用的需求，包括先進的駕駛輔助系統、信息娛樂、連接和動力系統。我們期待在未來與汽車領域的頂級參與者利用更多的合作機會。”

此外，在去年十二月，電裝還宣佈，作為其實現低碳社會努力的一部分，其配備了高質量的碳化硅 (SiC) 功率半導體的最新型號升壓功率模塊已開始量產，並被用於於2020 年 12 月 9 日上市的豐田新 Mirai 車型上。

在介紹中，DENSO表示，公司開發了 REVOSIC 技術，旨在將 SiC 功率半導體（二極管和晶體管）應用於車載應用。他們指出，碳化硅是一種與傳統硅（Si）相比在高温、高頻和高壓環境中具有優越性能的半導體材料。因此，在關鍵器件中使用 SiC 以顯着降低系統的功率損耗、尺寸和重量並加速電氣化引起了廣泛關注。

2014 年，DENSO 推出了一款用於非汽車應用的 SiC 晶體管，並將其商業化用於音頻產品。DENSO 繼續對車載應用進行研究，2018 年，豐田在其 Sora 燃料電池巴士中使用了車載 SiC 二極管。

現在，DENSO 開發了一種新的車載 SiC 晶體管，這標誌着 DENSO 首次將 SiC 用於車載二極管和晶體管。新開發的SiC 晶體管在車載環境中提供高可靠性和高性能，這對半導體提出了挑戰，這要歸功於 DENSO 獨特的結構和加工技術，應用了溝槽柵極 MOSFET。搭載SiC功率半導體（二極管、晶體管）的新型升壓功率模塊與搭載Si功率半導體的以往產品相比，體積縮小約30%，功率損耗降低約70%，有助於實現小型化。升壓電源模塊，提高車輛燃油效率。

DENSO 表示，公司將繼續致力於 REVOSIC 技術的研發，將技術應用擴展到電動汽車，包括混合動力汽車和純電動汽車，從而助力建設低碳社會。

近日，DENSO 在一篇新聞稿中指出，功率半導體就像人體的肌肉。它根據來自 ECU（大腦）的命令移動諸如逆變器和電機（四肢）之類的組件。車載產品中使用的典型功率半導體由硅 (Si) 製成。相比之下，碳化硅在高温、高頻和高壓環境中具有卓越的性能，有助於顯着降低逆變器的功率損耗、尺寸和重量。因此，SiC 器件因其加速車輛電氣化而受到關注。

電裝指出，與採用硅功率半導體的傳統產品相比，採用公司碳化硅功率半導體的升壓功率模塊體積縮小了約 30%，功率損耗降低了 70%。這就可以讓產品變得更小，車輛燃油效率得到提高。

電裝工程師也表示，與硅相比，碳化硅的電阻低，因此電流更容易流動。由於這種特性，一個原型 SiC 器件被突然的大電流浪湧損壞。為此電裝的多部門合作討論如何在充分利用 SiC 的低損耗性能的同時防止損壞市場上的設備，並以一個我們部門無法單獨提出的想法解決了這個問題：使用特殊的驅動器 IC 高速切斷電流。