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日本能否保住「功率半導體大國」之位?

2021/02/15

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半導體

       在純電動汽車(EV)等的核心零部件「功率半導體」開發方面,日本企業正展開激烈競爭。與中韓企業具備優勢的記憶體不同,功率半導體的源頭是面向電力企業的工業設備等技術。因此,東芝和三菱電機等日本重型電機設備企業掌握很高的全球份額。在此背景下,屬於中型企業的富士電機也在高性能化競爭中顯示出存在感。

 

       位於山梨縣的富士電機功率半導體晶片生産工廠目前處於前所未有的繁忙狀態。面向純電動汽車和混合動力車的訂單從日本國內外湧來,工廠維持滿負荷運轉狀態。富士電機將在2023年度之前投入1200億日元,以負責晶圓處理工序的山梨縣工廠為中心,把産能提高至2019年度的1.5倍。該公司電子元件業務本部業務企劃部長島田高志表示,「仍具有增強産能的空間」,還考慮進行追加投資。

 

       富士電機在被稱為IGBT的功率半導體領域具有優勢。這是一種能高速切換開關的器件,用於逆變器等,被混合動力車和純電動汽車所採用,富士電機在IGBT模塊領域排在全球份額第3位。

 

富士電機的車載RC-IGBT模塊

 

       在長野縣的松本工廠,最新型「RC-IGBT」的開發正在推進。其特點是結合續流二極管(FreeWheel Diode)和IGBT這2種晶片。續流二極管用於釋放關閉馬達電源時瞬間産生的高壓電流,防止電子零部件發生故障。RC-IGBT具備2種功能,能夠減少面積和發熱量。

 

       島田高志表示,「只有本公司把面向純電動汽車的RC-IGBT實現産品化」。如果這種産品的應用不斷增加,有望促進純電動汽車的進一步小型化和輕量化。

 

       功率半導體被比喻為純電動汽車和工業設備等需要較多電力的設備的「肌肉」。這些設備需要將通過電池等獲得的電力高效地轉換為動力。承擔這一功能的正是功率半導體。

 

       法國調查公司Yole Développement的統計顯示,2019年全球功率半導體的市場規模換算成日元接近2萬億日元。預計到2025年將擴大至2.3萬億日元。德國英飛淩科技公司是最大的功率半導體企業,在全球擁有約2成份額。在日本企業中,三菱電機、富士電機、東芝和羅姆等躋身前十。

 

       日本企業為何在功率半導體領域具備優勢呢?富士電機和東芝等一直在開發向電力企業供應的送配電設備和用於鐵路車輛的馬達及電力轉換設備等。通過自主生産這些工業設備使用的功率半導體,在競相推進節能的過程中,自主發展了功率半導體技術。

 

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