Ставка делается на массовое производства чипов из карбида кремния.
Происходящие события привели к росту цен на нефть и газ, в этих условиях снижение энергопотребления становится важным приоритетом. Переход к новым типам силовых полупроводников - один из путей решения этой задачи.
Японская организация по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO) координирует проект, направленный на снижение потерь энергии в устройствах управления питанием на 50% при одновременном снижении стоимости массового производства силовых полупроводников из карбида кремния (SiC) до уровня цен силовых полупроводников из обычного кремния к 2030 году. Кроме того, в NEDO будут активнее разрабатывать еще более совершенные устройства на основе нитрида галлия (GaN).
Это, как ожидается, приведет к появлению более дешевых и эффективных электромобилей, возобновляемых источников энергии, автоматизации производства, компьютеров и телекоммуникационного оборудования, центрам обработки данных, кондиционирования воздуха, освещения, бытовой электроники, а также будет активно использоваться в аэрокосмической и в оборонной промышленности.
Правительство Японии вложит в этот проект порядка 30,5 млрд иен ($260 млн), а частные компании - существенно больше.
Сегодня стоимость силовых приборов на базе SiC все еще в 2-3 раза больше, чем у полупроводникового прибора их кремния. Но функциональные преимущества стимулируют быстрый рост спроса на приборы на базе SiC. Приборы на основе GaN значительно дороже, к тому же с ними сложнее работать.
В консорциум силовых устройств NEDO входят 3 производителя полупроводников и 4 производителя материалов и оборудования, используемого при их производстве. Три производителя, это Rohm, Toshiba и Denso.
Rohm
Rohm - производитель силовых полупроводников SiC, а его дочерняя компания SiCrystal, Германия, - производитель пластин SiC. Компания работает с этой технологией уже более 20 лет и, в настоящее время, по ее собственным оценкам, занимает более 10% мирового рынка силовых полупроводников SiC и 15-20% рынка пластин SiC.
Rohm недавно открыл в Японии новый завод, достаточно большой для того, чтобы можно было в 5 раз нарастить производство силовых полупроводников SiC. В проекте NEDO компания Rohm сосредоточится, прежде всего, на промышленном оборудовании.
Toshiba
Подразделение Electronic Devices компании Toshiba, одного из крупных промышленных конгломератов Японии, производит силовые полупроводники для автомобильной, промышленной и бытовой техники. Toshiba сосредоточится на продуктах для поездов, морских ветряных генераторов и ЦОД.
По данным Nikkei Asia Toshiba планирует увеличить производство силовых полупроводников на основе карбида кремния более, чем в 3 раза к 2024 году и в 10 раз к 2026 году.
В дополнение к электромобилям с аккумуляторным питанием Toyona планирует использовать силовые полупроводники из карбида кремния в автомобилях Mirai на водородных топливных элементах.
Denso
Компания тесно сотрудничает с Toshiba. Это один из ведущих мировых производителей автозапчастей. Компания разрабатывает и производит силовые полупроводники, полупроводниковые датчики и интегральные схемы (ИС) для электронных блоков управления двигателем (ЭБУ) и других автомобильных приложений.
Другие японские компании, которые производят силовые полупроводники, но не являются членами консорциума, включают:
Mitsubishi Electric, ведущего производителя промышленной автоматизации, автомобильного и энергетического оборудования;
Renesas, один из ведущих мировых производителей автомобильных полупроводников;
Fuji Electric, производитель компонентов для электроэнергетики и промышленного производства, а также оборудования.
Можно также упомянуть такие компании, как Shindengen и Sanken.
Showa Denko производит пластины SiC, а также поставляет в полупроводниковую промышленность газы высокой частоты и химикаты.
Central Glass, третий по величине производитель стекла в Японии, поставляет стекло и тонкую химическую продукцию для полупроводниковой промышленности.
Mipox - производитель суспензии сверхмелких частиц наноуровня, которая используется при полировке карбида кремния и других составных полупроводников.
Oxide обладает технологиями выращивания кристаллов, микрообработки, изготовления модулей и измерений.
Число участников рынка - хорошая иллюстрация того, что мировой рынок микроэлектроники, это далеко не только TSMC, Huawei и Intel.
Японские компании - это на сегодня порядка 20% мирового рынка силовых полупроводников SiC. Концерн ставит перед собой задачу - достичь 40% к 2030 году. Достичь эту цель весьма непросто.
Кто контролирует остальные 80%?
Крупнейшие компании-производители - это Wolfspeed, США с долей рынка в 60% пластин SiC; Infineon, Германия с долей более 30% рынка силовых полупроводников SiC; STMicroelectronics, франко-итальянская компания со штаб-квартирой в Швейцарией; ON Semiconductors, США.
Эти компании, разумеется, не будет сидеть без дела, пассивно наблюдая за тем, как японцы активно расширяют свое производство и долю рынка. Они также готовы к инвестициям. Но не будем недооценивать конкурентные возможности японцев, когда Rohm в 2010 году началось производство силовых полупроводников SiC рыночная доля этой компании была практически нулевой.
А что же Китай?
Здесь, разумеется, также развивают возможности в области силовых полупроводников из карбида кремния. Три ярких примера - HHGrace, WeEn и CanSemi.
HHGrace (Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp.) производит силовые полупроводники и другую продукцию для автомобилестроения, промышленного производства, светотехники и для других областей применения.
WeEn Semiconductors — совместное предприятие, основанное NXP Semiconductor, Нидерланды, и Beijing JianGuang Asset Management. Штаб-квартира компании находится в Шанхае, заводы в Китае, научно-исследовательские центры в Китае и Великобритании, более 5000 клиентов по всему миру и генеральный директор из Германии. WeEn Semiconductors специализируется на силовых полупроводниках и других продуктах, полученных от NXP.
CanSemi (Guangzhou CanSemi Technology Inc.) - контрактный производитель полупроводников, выпускает силовые полупроводники для приложений, включая IoT, автоэлектронику, промышленное управление и телеком.
В Китае выпускается карбид кремния для использования в качестве подложек силовых полупроводников. Это ключ к устранению зависимости от иностранных поставок, на которые могут быть направлены американские санкции.
В частности, в июне 2021 года сообщалось о запуске первой в Китае вертикально интегрированной производственной цепочки по выпуску карбида кремния. Производство стартовало в индустриальном парке высоких технологий Чанша в провинции Хунань в центральном Китае. После выхода на массовое производство Hunan San'an будет способна производить 30 тысяч 6-дюймовых пластин карбида кремния в месяц, - обещала Global Times.
Новые силовые приборы SiC необходимы для многих приложений, которые поддерживает промышленная политика Китая. Это телеком-оборудование 5G (и не только), блоки питания серверов (ЦОД), солнечная энергетика, другие системы экологически чистой энергии, интеллектуальные электросети, электромобили и железные дороги.
Другие производители приборов SiC - это GZSC (Guangzhou Summit Crystal), которая производит монокристаллические материалы из карбида кремния, и TankeBlue Semiconductor, которая производит пластины SiC. Оба предприятия контролируются государством.
Hunan Sanan собираются сделать крупнейшим производителем. В это предприятие вложено $2.5 млрд на 1-м и 2-м этапах. Sanan Optoelectronics, материнская компания, заявила, что первая фаза была построена менее, чем за 1 год и уже может производить 6" пластины SiC в количестве 30 тыс. пластин в месяц. Странное соотношение инвестиций и мощности производства? Неужели правительственные инвестиции настолько мало эффективны?
И все же, отдадим Китаю должное, там готовы продолжать наращивать производство и компетенции, не считаясь с затратами. Автор статьи уверен, что к 2030 году Китай вполне может нарастить свою долю рынка SiC устройств примерно до 10%. Если только США не постарается торпедировать эту работу.
Нет сомнений, что Южная Корея и Тайвань также не будут сидеть сложа руки, предприятия этих стран постараются нарастить свою долю рынка.
Бороться есть за что, согласно прогнозам аналитиков французской компании Yole Development, спрос на силовые полупроводники SiC к 2026 году вырастет примерно в 4 раза до $4.5 млрд.
по материалам: asiatimes.com
--
