近日，據(jù)日經(jīng)報道，東芝和富士電機(jī)將合計投資2000億日元（合19億美元）,，以提高電動汽車的節(jié)能芯片的產(chǎn)量,，以適應(yīng)世界各國政府向電動汽車和卡車的急劇轉(zhuǎn)變。

　　眾所周知,，近年來,，消費電子、新能源車,、光伏風(fēng)電等下游領(lǐng)域快速發(fā)展,，功率半導(dǎo)體成為全球關(guān)注的重點,。數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計功率半導(dǎo)體市場將以每年6％的速度增長,。受此利好影響,，全球功率半導(dǎo)體廠商一方面會通過加強(qiáng)內(nèi)部研發(fā)擴(kuò)產(chǎn)，增強(qiáng)自己的實力,；另一方面,，進(jìn)行并購也成為廠商查漏補(bǔ)缺的另一個重要手段。

　　而日本廠商無疑是這個市場的一股重要勢力,。

　　耀眼的日本廠商

　　多年來,，日本在發(fā)展功率半導(dǎo)體方面一直不遺余力。據(jù)日本媒體最新報道,，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。∕ETI）正準(zhǔn)備為致力于開發(fā)新一代低能耗半導(dǎo)體材料“氧化鎵”的私營企業(yè)和大學(xué)提供財政支持，METI將為明年留出大約2030萬美元的資金,，預(yù)計未來5年的投資額將超過8560萬美元,。

　　對于技術(shù)的追求以及資本推動下，日本在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域一直擁有強(qiáng)大的實力,。據(jù)悉,，目前全球的功率半導(dǎo)體器件主要由歐洲、美國,、日本三個國家和地區(qū)提供,，他們憑借先進(jìn)的技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝，以及領(lǐng)先的品質(zhì)管理體系,，大約占據(jù)了全球60％的市場份額,。

　　日本企業(yè)三菱電機(jī)（Mitsubishi），羅姆（ROHM）,，東芝（Toshiba）,，瑞薩電子（Renesas），富士電機(jī)（Fuji Electric）,，分列2019年的功率半導(dǎo)體市場（離散元件和模組）銷售額排名的前五-九名,。

　　2019年的功率半導(dǎo)體市場（離散元件和模組）上各家廠家的銷售額

　　近日，根據(jù)相關(guān)報道指出,，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省預(yù)期2030年代中期在日本國內(nèi)停止銷售汽油車新車,，只銷售混合動力和純電動等電動車型，到2050年,，汽車從制造到處置和回收的整個生命周期實現(xiàn)碳中和,。

　　目前，日本政府正計劃對有助于節(jié)能的產(chǎn)品（例如蓄電池和功率半導(dǎo)體）實行優(yōu)惠稅收制度。值得注意的是,，這些日廠擴(kuò)產(chǎn)有望緩解中國整車企業(yè)功率半導(dǎo)體供應(yīng)緊缺的現(xiàn)狀,。

　　在日本政府推行新能源車鼓勵政策下，日本廠商正在積極擴(kuò)產(chǎn)備戰(zhàn),。

　　積極備貨的日本廠商

　　誠如前文所言,，首先是東芝和富士電機(jī)，這兩家廠商正投入巨大資金用于擴(kuò)充產(chǎn)能,。

　　東芝

　　東芝創(chuàng)立于1875年7月,，原名東京芝浦電氣株式會社，1939年由東京電氣株式會社和芝浦制作所合并而成,，此前,，東芝預(yù)計擴(kuò)大8英寸的生產(chǎn)線，企圖打造一個具有月產(chǎn)15萬枚,，以IGBT為核心的業(yè)務(wù)線,。提出2021年在分立型半導(dǎo)體元件上的銷售額達(dá)到2000億日元的目標(biāo)。

　　據(jù)日經(jīng)報道,，東芝將在截至2024年3月的財政年度中花費約800億日元,，在其位于日本石川縣的工廠增加生產(chǎn)設(shè)備。該集團(tuán)的晶圓生產(chǎn)能力將從每月150,000片增加到每月200,000片,。多余的晶圓將交付給日本汽車制造商以及中國和其他地區(qū)的汽車制造商,。東芝在低壓產(chǎn)品中表現(xiàn)出色，可有效處理300伏或更低的電壓,。

　　這家總部位于東京的公司希望將功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的銷售額從目前的約1500億日元增長30％,，達(dá)到2000億日元。它已經(jīng)為電網(wǎng)提供了功率轉(zhuǎn)換器,。

　　富士電機(jī)

　　此前,，富士電機(jī)發(fā)表了2023年的中期計劃，在中期計劃中顯示2023年度營業(yè)額超過1兆日元,，營業(yè)利益800億日元,，未來富士電機(jī)將會重點投資功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，2019年~2023年預(yù)計每年平均投資達(dá)到400~500億日元,。

　　富士電機(jī)表示,，與2019年相比，本財年日本山梨縣工廠的生產(chǎn)能力將提高30％,。該公司計劃提高馬來西亞和日本以外其他地區(qū)的工廠的產(chǎn)能,，以使工人能夠?qū)⒅瞥善窂娜毡局圃斓牧慵刑蕹?/p>

　　富士電機(jī)是開發(fā)用于汽車的功率半導(dǎo)體的先驅(qū),，其零部件已被日本和其他汽車制造商使用,。該公司的目標(biāo)是到2023財年使汽車占功率半導(dǎo)體銷售額的一半，高于2019財年的35％。

　　事實上除了這兩家,，還有廠商也在積極提升產(chǎn)能,。

　　三菱電機(jī)

　　在如此熱潮下，多年來“清心寡欲”的三菱電機(jī)也心動了,。三菱電機(jī)是功率半導(dǎo)體類型IGBT模塊的第二大制造商,。近年來，三菱電機(jī)的投資有減少的跡象,。具體來說,，2013年度，三菱電機(jī)投資了360億日元,，2014年度以后,，每年保持在100~165億日元的投資水平。但是值得注意的是,，2018年度三菱電機(jī)果斷投資552億日元,，轉(zhuǎn)為積極態(tài)度。其背景是該公司的SiC功率半導(dǎo)體開發(fā)完成,。

　　走到2020年,，近日，路透社報道指出,，三菱電機(jī)將投資約200億日元（約合1.87億美元）向夏普公司購買兩座閑置的芯片工廠,，并啟動生產(chǎn)線以滿足對電動汽車所用電源管理芯片不斷增長的需求。三菱是豐田汽車公司此類芯片的主要供應(yīng)商,，新工廠定于明年11月開始運營,，將為電源管理芯片加工晶圓。與2019財年相比,，2022財年的總生產(chǎn)能力將翻一番,。

　　除了這些正在努力增加產(chǎn)能的廠商，還有一些廠商正在增加對功率半導(dǎo)體其他方面的投資,。

　　羅姆

　　羅姆可以說完全是以SiC為主要武器,，該公司在2016年度投資421億日元，2017年度投資559億日元,，2018年度投資780億日元,。在福岡縣筑后修建新工廠，在宮崎工廠建設(shè)新導(dǎo)入新產(chǎn)線,。其目標(biāo)是,，2021年達(dá)到現(xiàn)有生產(chǎn)能力的3倍，月產(chǎn)12000枚（按照6英寸換算）,。

　　羅姆內(nèi)部,，其實已經(jīng)有人提出在SiC領(lǐng)域,，超過Wolfspeed成為世界第一的口號。ROHM在未來三年預(yù)計投資2500億日元,，從瑞薩手中買來的滋賀縣工廠也將投入8英寸產(chǎn)線,。

　　瞄準(zhǔn)氧化鎵

　　除了積極擴(kuò)充產(chǎn)能，事實上,，深耕于功率半導(dǎo)體的日本廠商已經(jīng)看到了更遠(yuǎn)的未來——氧化鎵,。資料顯示，氧化鎵（Ga2O3）是一種新興的超寬帶隙（UWBG）半導(dǎo)體,，擁有4.8eV的超大帶隙,。

　　作為對比，SiC和GaN的帶隙為3.3eV,，而硅則僅有1.1eV,，那就讓這種新材料擁有更高的熱穩(wěn)定性、更高的電壓,、再加上其能被廣泛采用的天然襯底,，讓開發(fā)者可以輕易基于此開發(fā)出小型化，高效的大功率晶體管,。與此同時,，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，Ga2O3的損耗理論上是硅的1/3,000,、SiC的1/6,、GaN的1/3。擁有如此多的優(yōu)勢,，氧化鎵被看作一個比氮化鎵擁有更廣闊前景的技術(shù),。

　　據(jù)市場調(diào)查公司--富士經(jīng)濟(jì)于2019年6月5日公布的Wide Gap 功率半導(dǎo)體元件的全球市場預(yù)測來看，2030年氧化鎵功率元件的市場規(guī)模將會達(dá)到1,542億日元（約人民幣92.76億元）,，這個市場規(guī)模要比氮化鎵功率元件的規(guī)模（1,085億日元,，約人民幣65.1億元）還要大！具體數(shù)字雖然沒有公布,，從下圖市場預(yù)測圖表中,，可以看出在2050年時間點，氧化鎵超過氮化鎵,。

　　在氧化鎵方面,，日本在元件、基板等方面的研發(fā)全球領(lǐng)先,。但據(jù)了解,，研究氧化鎵功率元件、并進(jìn)行開發(fā)的并不是現(xiàn)在的大型,、中型功率半導(dǎo)體企業(yè),。也就是說并不是我們所熟悉的三菱電機(jī),、富士電機(jī)、羅姆等企業(yè),。而是一些小企業(yè)。

　　資料顯示,，日本的功率元件方向的氧化鎵研發(fā)始于以下三位：國立研究開發(fā)法人--信息通信研究機(jī)構(gòu)（NICT）的東脅正高（Masataka Higashiwaki）先生,、京都大學(xué)的藤田靜雄（Shizuo Fujita）教授、田村（Tamura）制作所的倉又朗人先生,。

　　NICT的東脅先生于2010年3月結(jié)束在美國大學(xué)的赴任并回日本,，以氧化鎵功率元件作為新的研發(fā)主題并進(jìn)行構(gòu)想。京都大學(xué)的藤田教授于2008年發(fā)布了氧化鎵深紫外線檢測和Schottky Barrier Junction,、藍(lán)寶石（Sapphire）晶圓上的晶膜生長（Epitaxial Growth）等研發(fā)成果后,，又通過利用獨自研發(fā)的薄膜生產(chǎn)技術(shù)（Mist CVD法）致力于研發(fā)功率元件。倉又先生在田村（Tamura）制作所負(fù)責(zé)研發(fā)LED方向的氧化鎵單結(jié)晶晶圓,，并考慮應(yīng)用到功率半導(dǎo)體方向,。

　　三人的接觸與新能源·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）于2011年度提出的“節(jié)能革新技術(shù)開發(fā)事業(yè)—挑戰(zhàn)研發(fā)（事前研發(fā)一體型）、超耐高壓氧化鎵功率元件的研發(fā)”這一委托研發(fā)事業(yè)有一定關(guān)聯(lián),，接受委托的是NICT,、京都大學(xué)、田村制作所等,?？梢哉f，由此開啟了功率元件的正式研發(fā),。

　　后來,，京都大學(xué)成立了風(fēng)險投資企業(yè)“FLOSFIA”，NICT和田村制作所合作成立了風(fēng)險投資企業(yè)“Novel Crystal Technology”?，F(xiàn)在,，兩家公司都是日本氧化鎵研發(fā)的中堅企業(yè)。

　　FLOSFIA成立于2011年3月,，不同于世界其他地區(qū)對GaN或SiC外延生長的方法研究,，F(xiàn)LOSFIA的研究人員開發(fā)了一種新型的制備方法，它是將氧化鎵層沉積于藍(lán)寶石襯底上來制備功率器件,。這主要依賴于其一項名為“Mist Epitaxy”（噴霧干燥法）的化學(xué)氣相沉積工藝,。

　　Novel Crystal Technology（以下簡稱NCT）則成立于2015年，公司所采用的方案是基于HVPE生長的Ga2O3平面外延芯片,，他們的目標(biāo)是加快超低損耗,，低成本β-Ga2O3功率器件的產(chǎn)品開發(fā)。開發(fā)出β-Ga2O3功率器件,。

　　現(xiàn)在參加研發(fā)的日本企業(yè)持續(xù)增加,，且正在呈現(xiàn)出“All Japan”的景象,。參與開發(fā)下一代半導(dǎo)體“氧化鎵（Ga2O3）”的功率器件的機(jī)構(gòu)數(shù)量正在迅速增加。大學(xué),，公司和公共研究機(jī)構(gòu)陸續(xù)參與了氧化鎵（Ga2O3）的研究,。此外，對開發(fā)企業(yè)的投資正在陸續(xù)發(fā)生,。

　　電裝作為一家提供汽車技術(shù),、系統(tǒng)及零部件的供應(yīng)商，也在積極布局Ga2O3的研發(fā),。2018年1月,，電裝與FLOSFIA（上文提到）宣布合作，投資和開發(fā)新一代功率半導(dǎo)體器件,，預(yù)計將減少和降低用于電動汽車逆變器的能耗,、成本、尺寸和重量,。

　　2019年7月,，電裝與豐田聯(lián)合宣布成立一個新的合資企業(yè)。新公司計劃于2020年4月成立,，主要研發(fā)下一代車載半導(dǎo)體技術(shù),。他們將目光投向了能夠挑戰(zhàn)SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）的功率半導(dǎo)體氧化鎵、金剛石,。但直到目前為止,，并沒有關(guān)于新公司的新進(jìn)展。

　　美國在這方面也在發(fā)力,。據(jù)外媒報道,，今年6月，美國紐約州立大學(xué)布法羅分校（the University at Buffalo）正在研發(fā)一款基于氧化鎵的晶體管,，能夠承受8000V以上的電壓,，而且只有一張紙那么薄，將用于制造更小,、更高效的電子系統(tǒng),，用在電動汽車、機(jī)車和飛機(jī)上,。

　　此外,，美國佛羅里達(dá)大學(xué)、美國海軍研究實驗室和韓國大學(xué)的研究人員也在研究氧化鎵MOSFET,。佛羅里達(dá)大學(xué)材料科學(xué)與工程教授Stephen Pearton表示,，它們看好氧化鎵作為MOSFET的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　而在中國，盡管起步較晚,，但對于氧化鎵的研究也同樣不斷推進(jìn)狀態(tài)中,。據(jù)國內(nèi)媒體報道,，在去年舉行的全國科技活動周上，北京鎵族科技公司公開展示了其研發(fā)的氧化鎵晶胚,、外延片以及基日盲紫外線探測陣列器件,。

　　此外，中國電科46所采用導(dǎo)模法成功已制備出高質(zhì)量的4英寸氧化鎵單晶,，其寬度接近100mm,，總長度達(dá)到250mm，可加工出4英寸晶圓,、3英寸晶圓和2英寸晶圓,。經(jīng)測試,，晶體具有很好的結(jié)晶質(zhì)量,，將為國內(nèi)相關(guān)器件的研制提供有力支撐。

　　不過日本方面表示,，鑒于其在Ga2O3領(lǐng)域的領(lǐng)先性,，其他廠商暫時不能構(gòu)成威脅。

　　說在最后

　　日本半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展了幾十年,，大大小小的公司著實不少,。可是猛然地說起,，似乎也說不出來幾家,。加上近幾年作為代表日本半導(dǎo)體行業(yè)的“內(nèi)存”行業(yè)呈現(xiàn)斷崖式下跌。特別是DRAM廠家,，1980年代日本傲視全球,，2000年如斷了線的風(fēng)箏。現(xiàn)在能夠想到日本半導(dǎo)體的大廠家,，也只有Kioxia（以前的東芝公司）了 ,。

　　但日本在半導(dǎo)體材料以及設(shè)備上依然具有很大的優(yōu)勢。如在硅片方面,，日本的幾家公司名列前茅,，各種用在半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)的氣體和化合物方面，日本也不遑多讓,。而在功率半導(dǎo)體方面,，也是如此，日本公司不僅花大手筆投資增產(chǎn)現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品,，也在努力布局下一代功率半導(dǎo)體材料,。

　　日本的半導(dǎo)體實力，不容小覷,。