电动汽车(EV)、家用电器、太阳能电池板、数据中心都离不开功率半导体。这种半导体被广泛应用于各种电力控制设备中,预计全球需求将不断增长。

NHK:日本的功率半导体如何与欧洲、美国和中国抗衡?

在该领域占据全球第七大市场份额的东芝公司和占据第九大市场份额的罗姆公司宣布合作生产功率半导体,经济产业省将为其提供高达 1 294 亿日元(不到52亿人民币)的资本投资补贴。一份关于合作背景的报告显示,相关人员对日本企业能否在世界上生存下去产生了强烈的危机感。

到 2035 年市场规模将增长五倍?

由于向电动汽车的转变和工业设备的日益数字化,对功率半导体的需求正在增长。

据研究公司富士经济称,全球市场规模预计将从 2022 年的 2.6827 万亿日元增长到 2035 年的 13.4302 万亿日元,增长 5 倍。

为满足日益增长的需求,日本制造商纷纷加强生产。

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瑞萨电子甲府工厂(左)三菱电机,熊本县新工厂图片(右)

大型半导体制造商瑞萨电子已向其一度关闭的山梨县工厂投资 900 亿日元,并计划在 2024 年底前重新开始运营。

三菱电机也计划在熊本县新建一家生产功率半导体的工厂,并扩建现有工厂的设施,总投资约为 1000 亿日元。

东芝与罗姆 "合作"

本月(12 月),东芝和罗姆( ROHM) 宣布利用两家公司的工厂进行联合生产。

ROHM 将把其管理资源集中于 SiC 功率半导体。而东芝将把其管理资源集中于 Si(传统)功率半导体。

具体是,Rohm 的子公司将在日本生产 SiC 晶圆,而 Rohm 的子公司将在德国生产 SiC 晶圆。

双方合作的目的是共同生产各自擅长的产品,以增强竞争力。

东芝公司将集中其管理资源生产使用传统 Si(硅)的功率半导体,而罗姆公司将集中生产使用 SiC(碳化硅)的产品,业务总额将达到 3883 亿日元。

虽然使用碳化硅的半导体产品的生产成本高于硅产品,但其优越的节能性能,特别是在电动汽车领域,作为实现去碳化的下一代半导体产品,受到了人们的期待。

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东芝位于石川县的新生产大楼(左) ROHM 位于宫崎县的新工厂(右)

ROHM 公司在碳化硅功率半导体的研究和开发方面实力雄厚,而东芝公司则通过多年来向铁路和汽车行业供应传统功率半导体积累了丰富的专业知识。一家半导体相关公司的高级管理人员表达了对两家公司合作的期待。

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ROHM SiC 功率半导体

一家半导体相关公司的高管指出,这只是一小步,但我们终于迈出了第一步。如果能在日本建立一家强大的半导体制造商,就能更容易地开发材料和设备,这将有利于半导体行业。

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经济产业省针对性地提供巨额补贴

经济产业省提供了高达 1,294 亿日元的巨额补贴,以支持双方的合作。政府的目标是加强半导体产业的竞争力,因为半导体产业在经济安全方面的重要性与日俱增。

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在中美冲突加剧、疫情灾难导致半导体短缺的背景下,各国都在着力加强供应链,政府也在努力促进碳化硅功率半导体行业的发展。

然而,政府的做法有悖常理:获得补贴所需的最低资本投资额为 2000 亿日元。这对功率半导体行业来说是前所未有的,对一家公司来说也是一个沉重的负担。

政府敢于将这一数额作为条件,是为了鼓励企业之间的合作与重组。今年 1 月开始申请补贴时,一位业内人士难掩惊讶之情。

业内人士认为,这表明了经济产业省围绕碳化硅重组功率半导体产业的强烈意愿。

尽管在全球市场占有一定份额,但投资能力有限

其背景是全球功率半导体领域的竞争日趋激烈。

事实上,日本在这一领域具有一定的竞争优势,按国家计算占有 20% 以上的份额。不过,从各公司的市场份额和海外销售份额来看,也存在一些挑战。

一些海外公司的份额达到了 10%,包括通过一系列收购扩大规模的全球最大公司德国英飞凌科技公司的 21%,但日本公司的份额仅为 5%左右,即使是排名第四的三菱电机也是如此,而此次合作的东芝和 ROHM 的份额则在低个位数范围内。

此外,每家公司的销售都偏重于日本国内市场,未能在海外市场获得市场份额。在电动汽车需求有望增长的 SiC 功率半导体领域,ROHM 在全球排名第五,份额也仅为 6% 多一点。

ROHM 与瑞士意法半导体等海外制造商的差距显而易见,据悉意法半导体在被特斯拉采用后,市场份额不断扩大,在市场上处于领先地位。熟悉半导体行业的专家指出,日本制造商面临以下几方面的挑战。

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南川明,英国研究公司 Omdia 高级咨询总监指出:

他们在日本很强大,但在世界其他地方就不那么强大了,每家公司都变得非常小,以至于失去了向海外拓展的能力。日本功率半导体制造商曾经拥有相当强势的地位,但现在已不再如此。

中国企业也在电动汽车转型中崛起

此外,在电动汽车转型的推动下,中国在功率半导体行业也在迅速迎头赶上。全球第二大电动汽车制造商比亚迪拥,就有一家设计和开发自用半导体的子公司。

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上海车展(2023 年 4 月)

此外,德国英飞凌科技公司透露,采购 SiC 晶圆的六家公司中有两家是中国公司,并正在迅速提高其在能力方面的存在感。

中美两国在半导体领域的冲突也产生了意想不到的影响。在用于新一代人工智能和智能手机的 "先进半导体 "领域,美国对中国的制造设备和其他产品出口实施了严格限制。

另一方面,功率半导体被称为 "传统"(老一代),而制造设备等 "先进 "半导体则不受任何限制。

最初,中国与地方政府一起准备了超过 10 万亿日元的基金来促进半导体产业的发展,但是,由于出口限制,原本用于先进半导体的大部分资金都流向了功率半导体,相关企业也在继续快速发展。可以说,这种情况已成为 "出口管制的副作用"。

结构调整的障碍。加强竞争力的出路在哪里?

日本制造商应如何克服这种局面?有人认为,日本企业应采取更深入的方法,不仅通过合作,而且通过企业重组,但一些业内人士表示,这并非易事。

在功率半导体的生产过程中,每家公司在控制设备温度和运行时间方面都有自己的技术和诀窍。这固然是竞争力的源泉,但也是工程师的症结所在,是企业合作的障碍。

一位半导体制造商的官员说:"如果我们继续保持现状,将来就会输给外国制造商,因为我们无法在规模和成本方面与他们竞争。我们知道这一点,但管理层的危机感并没有得到工程师的认同,不同的人有不同的想法。我们需要时间来找到解决这个问题的办法"。

另一方面,专家们指出,即使不进行行业重组,企业也可以做一些事情。

例如,日本制造商在数字营销方面不如外国同行。虽然他们的单个市场可能很小,但总体而言,他们拥有大量客户,但由于数字化滞后,他们无法对客户做出回应。它们应适当区分各自的竞争领域和非竞争领域,并在力所能及的范围内开展合作"。

他还强调了管理层在促进企业间合作方面所发挥的重要作用。

南川,高级咨询总监认为,”日本制造商拥有许多工程师,他们对各自的技术引以为豪。采用哪种技术是一个艰难的决定,但是,我认为最高管理层应该做出重大决定。仅仅做出决定是不够的,重要的是要制定目标。然后,我们自然就能知道我们应该采用哪种技术了"。

怎么办?日本功率半导体制造商

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碳化硅晶片

半导体行业之所以能够发展壮大,离不开使用半导体的终端产品,如消费电子产品和汽车。然而,随着日本公司的影响力下降,韩国制造商在消费电子产品领域超越了日本公司,半导体行业也逐渐失去了市场份额。而现在,在电动汽车转变的推动下,中国正在崛起。

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这种情况不仅限于功率半导体,似乎也是日本制造业面临的严峻现实的一个缩影。我们将继续关注在功率半导体领域开始的合作能否为增强竞争力提供契机。

日本NHK2023 年 12 月 29 日专题报道经济部记者岛井健太

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