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打造功率半導體行業樣本!功率半導體需求旺,三菱電機盯上臺積電

近年來,以碳化矽和氮化鎵為代表的第三代寬禁帶功率半導體迅猛發展,已成為中國功率電子行業的研發和產業化應用的重點。

抓住第三代寬禁帶功率半導體的戰略機遇期,實現半導體材料、器件、封裝模組和系統開發的自主可控,對保障工業創新體系的可持續發展至關重要。

SiC功率器件的發展現狀

SiC功率半導體器件包括二極體和電晶體,由於電晶體的技術難度大,產業化進度落後於二極管。

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目前,SiC IGBT和GTO等器件由於技術難度更大,仍處於研發階段,距離產業化還有較大的差距。SiC JBS二極體和MOSFET電晶體由於其效能優越,成為現階段應用最廣泛、產業化成熟度最高的SiC功率器件。

隨著國際上SiC功率器件技術的進步和製造工藝從4英寸升級到6英寸,器件產業化水平不斷提高,SiC功率器件的成本迅速下降,全球SiC功率器件市場的快速發展,在SiC二極體、SiC MOSFET等器件均有一些代表性的產業化公司引領行業發展。

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中國在“十二五”初期掀起了研發第三代功率半導體器件領域的熱潮,在“十三五”期間則掀起了產業化的浪潮,並透過設定國家重點研發專項等來從下游應用端拉動SiC功率器件的研發和產業化。

三菱電機與功率半導體

三菱電機被譽為“現代功率半導體器件的開拓者”,其功率半導體產品線廣泛覆蓋了家用電器,工業及新能源、軌道牽引及電動汽車應用領域。

三菱電機在功率半導體領域的發展史最早可追溯到1957年,當時三菱電機推出了第一款閘流體產品,到現在已有62個年頭,緊接著在70年代開發了MOSFET分立器件,到80年代開發了MOSFET模組,IGBT模組和IPM模組,在90年代中期開發了舉世聞名的雙列直插型智慧功率模組—DIPIPM,並在2000年以後面向市場逐步推出了SiC MOSFET功率模組。

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DIPIPM透過內建HVIC,使其外圍電路變得更加簡單緊湊,節約了使用者成本。從1997年正式推出DIPIPM到2020年上半年,DIPIPM累計出貨量已超8億顆。DIPIPM應用場景包括了空調、洗衣機、冰箱、AC伺服器、通用變頻器、小容量電動機控制器等。

由於行業特性,功率半導體領域在技術准入、資本投入等方面設定了較高門檻,從而形成了較高的市場集中度,2019年全球前五大廠商佔據了半壁江山。其中,三菱電機智慧功率模組市場份額第一。

在三菱電機公佈的5年戰略規劃中,功率半導體仍然是三菱電機關鍵增長業務之一,預計2025年將達到2400億日元營收(約合人民幣134億元)。

三菱電機考慮找臺積電代工生產功率半導體

臺積電、Sony 11月9日共同宣佈,將在日本熊本縣興建一座採用22/28 nm製程的晶圓廠、預計2024年開始生產,初期投資額預估約70億美元。而三菱電機社長衫山武史之前在6月市場開始盛傳臺積電將在熊本縣蓋晶圓廠時、接受採訪時表示,“和該公司(三菱電機)的工廠、研發據點距離很近,在代工上進行合作是十分有可能的”。

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據調查,2020年功率半導體市場雖陷入萎縮,不過自2021年以後,因車輛電子化、5G通訊相關投資增加,加上產業領域需求恢復,因此預估市場將轉趨擴大,預估2030年市場規模將達4兆471億日元、將較2020年成長44。3%。

自2021年以後,在汽車/電子裝置需求加持下,預估SiC、GaN等次世代功率半導體市場將以每年近20%的速度呈現增長,2030年市場規模預估為2,490億日元、將較2020年跳增3。8倍(成長約380%)。

其中,因汽車/電子裝置需求加持,來自中國、北美、歐洲的需求揚升,預估2030年SiC功率半導體市場規模將擴大至1,859億日元、將較2020年跳增2。8倍;GaN功率半導體市場規模預估將擴大至166億日元、將較2020年飆增6。5倍;氧化鎵功率半導體市場規模預估為465億日元。