早在2024年，日本在全球晶元生產中的份額就超過了50%，但今天已經下降到10%左右。
過去的三十年被視為日本半導體“失去的三十年”。
近年來，大國之間的科技競爭愈演愈烈，半導體產業鏈問題凸顯。
一方面，近年來，日本專注於晶元製造領域，並且一直在加速。
2024年6月，日本首次發布“半導體數位化產業戰略”，旨在通過鉅額補貼吸引更多半導體巨頭來日本投資建廠。
在尋求外援的同時，日本也在積極進行內部規劃。 2024年8月，在日本的帶領下，豐田、索尼、NTT、NEC、軟銀、電裝、鎧俠、三菱UFJ等8家日企共同出資組建半導體“復仇者聯盟”，成立日本晶圓代工公司Rapidus，直接指向“2nm技術”，希望重現當年“日之丸半導體”的神話。
2024年8月，日本時隔兩年再次修訂《半導體數字產業戰略》，為半導體產業的振興制定了更明確的規劃
加強半導體的製造基礎和生產結構。
建立下一代先進半導體技術。
研發未來的開創性技術。
雄心勃勃的Rapidus先後與IBM和IMEC達成合作，全力支援Rapidus對2nm製程技術的研發，並加強日本半導體生態系統的培育和人才培養。
另一方面，日本**也招募了台積電、三星、美光、聯電等晶圓廠商在日本建廠。
日本聲稱半導體技術正處於結構性轉折點，晶元製造布局是巨大的機遇，也是日本重回全球半導體市場霸權的“最後機會”。
市場份額從巔峰時期的50%以上增長到今天的個位數，這是日本半導體虧損的寫照。 然而，裝備材料領域的壟斷已經穩固了日本在產業鏈中不可替代的地位，站在風口浪尖的功率半導體也是日本最後的堡壘。
之前和之後的敵人
儘管日本企業被認為在半導體行業整體上處於低迷狀態，但縱觀整個功率半導體行業，日本仍然有很強的存在感。 根據 Omdia 2021 年的資料，全球前 10 大功率晶元中有一半是日本公司，三菱電機（第 4 名）、富士電機（第 5 名）、東芝（第 6 名）、瑞薩電子（第 9 名）和羅姆（第 10 名）。 這五家公司合計佔全球功率晶元市場份額的20%以上。
儘管日本公司在前10名功率半導體中排名第5，但排名最高的三菱電機僅佔6%左右的份額。 英飛凌近21%的市場份額相當於日本前五大製造商的總和。
英國《金融時報》曾表示，日本製造商的規模相對較小，因此難以擴大生產和營銷規模。 日本製造商也對進行大量投資持謹慎態度，以免同行也這樣做並導致供應過剩。
眾所周知，功率半導體不同於作為“心靈”的邏輯半導體和作為儲存介質的儲存半導體，它們的主要功能是控制電路，以及電流的直流和交流轉換。 作為電子裝置中不可缺少的控制部件，應用範圍廣泛。
近年來，隨著電動汽車、新能源、5G通訊、雲計算等新興技術的加速普及，市場點燃了對功率半導體的新需求。 可以說，未來數字時代幾乎每乙個具體場景都需要越來越多有價值的功率半導體的支援。
據OMIDA統計，2024年全球功率半導體市場規模為462億美元，預計到2024年全球市場規模將達到538億美元。
全球和中國功率半導體市場規模。
資料來源：Omdia）。
應用端的巨大潛力帶動了功率半導體市場的增長。
在市場下行週期中，當整個行業都在忙於去庫存時，功率半導體成為為數不多的逆勢發展的賽道之一。 安森美和英飛凌的汽車MOSFET等產品**持續高位，IGBT始終供不應求，前20大功率半導體製造商中有14家計畫在未來三年內增加產能。 此外，碳化矽（SiC）功率半導體也乘著新能源汽車的風，一路“騰飛”。
憑藉良好的發展勢頭，英飛凌在規模上處於領先地位。 據悉，英飛凌目前擁有兩座大型300mm晶圓廠，一座位於德勒斯登，另一座位於奧地利菲拉赫。
2024年2月，英飛凌宣布將投資超過20億歐元在馬來西亞居林建設第三家工廠，以擴大其寬禁帶（碳化矽和氮化鎵）半導體的產能，進一步鞏固和鞏固其在功率半導體市場的領導地位。 裝置安裝預計將於 2024 年夏季完成，第一批晶圓將於 2024 年下半年開始出貨。
此外，英飛凌將繼續投資其第三代半導體業務，並計畫在未來幾年將其位於奧地利菲拉赫的6英吋和8英吋矽基半導體生產線轉換為第三代半導體。 據透露，英飛凌計畫到本世紀20年代中期將碳化矽功率半導體的銷售額提高到10億美元。
安森美還在南韓京畿道富川市建設全球最大的SIC生產設施，目標是到2024年完成安裝，使富川成為全球SIC生產中心。 到2024年，富川工廠的年產能預計將達到100萬件SiC半導體，佔安森美總產量的35%至40%。
同時，安森美正在從傳統的IDM模式向更靈活的Fablite模式過渡，並將採取更靈活的製造路線和策略，逐步放棄6英吋晶圓廠，專注於12英吋晶圓產能，並將提高通用封裝後端晶圓廠的柔性。
意法半導體在2024年還斥資約21億美元，其中14億美元用於全球產能擴張，7億美元用於戰略計畫，包括義大利新建的Agrate 12英吋晶圓廠、義大利卡塔尼亞碳化矽工廠和法國圖爾氮化鎵工廠。 據悉，意法半導體將在未來4年內大幅提公升晶圓產能，並計畫在2024年至2024年期間將歐洲工廠的整體12英吋產能翻一番。
今年6月，意法半導體還宣布將與三安光電在中國成立一家8英吋碳化矽器件製造合資企業，三安光電將建設一家8英吋襯底工廠。 該合資企業預計將於2024年第四季度投產，將幫助意法半導體實現到2024年碳化矽收入超過50億美元的目標。
Wolfspeed還在今年年中宣布，已獲得20億美元的融資，將用於擴建該公司在美國現有的兩個碳化矽晶圓生產設施，並為汽車製造商提供碳化矽晶元。
X-Fab在5月份表示，計畫擴大其在美國德克薩斯州的代工廠業務，以增加該工廠碳化矽半導體的產量。 博世宣布收購美國晶元製造商TSI Semiconductor，以加強其在美洲的碳化矽**供應鏈。
整體來看，12英吋生產線是歐美廠商接下來的重點，以期進一步提高資源效率和產能。
在第三代半導體方面，由於市場需求的快速爆發，也有上述和更多的半導體企業積極布局和擴大生產，釋放訊號以加強其競爭優勢，以搶占不斷增長的市場份額。
除了領先的市場份額外，歐美大型廠商快速擴產和產線轉移的步伐也給日本功率半導體市場帶來了壓力。
另一方面，除了歐美廠商的“壓迫”，日本的功率半導體產業也面臨著中國企業的衝擊。
根據此前的報道，SEMI JAPAN已經調查了解了半導體裝置企業，並整理了22個已下達採購訂單的中國大陸新晶圓廠專案，其中12個將用於功率半導體生產。 眾多廠商的快速布局和龐大的下游市場，使得中國功率半導體廠商成為一股不可忽視的力量。
日經新聞稱，中國企業新產能陸續開放後，將對功率半導體市場的日本企業產生重大影響，因為後者仍使用較老的8英吋生產線，生產效率不如12英吋生產線。
面對來自歐美和中國製造商的多方面競爭和壓力，日本功率半導體產業不得不開始思考能否保住自己的利基市場。
拼命追擊
在功率半導體領域，三菱電機、富士電機、東芝、瑞薩、羅姆等日本廠商在全球具有較強的競爭力，近年來在功率半導體領域展開競爭。
三菱電機
三菱電機株式會社成立於2024年，2024年率先量產混合動力汽車功率半導體模組，是日本IGBT之王。 2024年11月，三菱電機設定了功率器件業務目標，表示到2024年將實現銷售額超過2400億日元，營業利潤率將超過10%。 為實現目標，三菱電機宣布，將在未來5年內向功率半導體業務投資1,300億日元，計畫在福山工廠新建一條12英吋晶圓生產線，並計畫到2024年將產能比2024年翻一番。
今年3月，三菱電機再次宣布，在截至2024年3月的時間內，將把之前宣布的投資計畫翻一番，達到約2600億日元，主要用於建設新的晶圓廠，以增加碳化矽功率半導體的產量。 7月，三菱電機宣布收購Novel Crystal Technology的股份。
近日，日本三菱電機宣布將在Nexperia聯合開發高效SiC MOSFET分立功率半導體，這將推動SiC寬禁帶半導體的能效和效能提公升到乙個新的水平，同時滿足快速增長的高效分立功率半導體需求。
在以碳化矽、氮化鎵為代表的第三代半導體逐步進入產業化階段、加速擴容的階段，三菱電機按下了“捷徑鑰匙”，搶占了技術先機。
富士電機
富士電機成立於2024年，2024年開始生產第一代IGBT，2024年開始開發SiC功率半導體模組。
富士電機裝置投資一覽。
2024年8月，富士電機宣布，計畫追加投資400億日元，擴大功率半導體的產能。 其中約250億日元將投資到馬來西亞的晶圓廠，用於生產8英吋矽片，提高生產效率。 馬來西亞工廠計畫於2023財年開始生產功率半導體。 剩餘的150億日元將分配給其他地方，包括日本的松本工廠。
此外，富士電機還表示，在電動汽車和可再生能源需求增加的背景下，已決定將功率半導體的資本支出增加到1900億日元。 富士電機表示，它不追逐市場份額，而是嚴格控制其資本投資。 據《日經新聞》報道，富士電機正準備開發一條300公釐的生產線，但沒有詳細說明時間表。
在碳化矽功率半導體方面，富士電機的松本工廠於2024年度開始生產EV產品。 2024年度，計畫在青森縣津輕工廠開始量產，並在2個基地建立生產體系。 從2024年開始，富士電機將逐步提高其全球市場份額，目標是從2024年到2024年達到全球市場份額的20%左右。
東芝
東芝於2024年由芝浦製造所和東京電氣（前身為東京芝浦電氣株式會社）合併而成，並於2024年正式更名為東芝株式會社。 2022 年 4 月，東芝表示將在其位於石川縣的主要分立半導體製造基地建造乙個新的 300 公釐晶圓製造工廠，以生產功率半導體。 一期計畫於2024財年投產，一期達到滿負荷生產時，預計產能為25次。
在碳化矽方面，東芝透露，將於2024年開始量產由碳化矽材料製成的功率半導體。 與此同時，東芝也在推進氮化鎵（GaN）功率半導體的研發。
瑞薩電子
瑞薩電子由日立、三菱和NEC電子的半導體部門合併而成。 2022 年 5 月，瑞薩電子投資 900 億日元重啟甲府工廠，該工廠是一座專門用於功率半導體的 300 公釐晶圓廠，該工廠在 150 公釐和 200 公釐晶圓生產線後於 2014 年 10 月關閉。 甲府工廠完成量產後，瑞薩電子IGBT等功率半導體的總產能將翻番。 為了提高產能，瑞薩電子決定使用工廠的剩餘建築物，並將其恢復為專用於功率半導體的300mm晶圓廠。
此外，瑞薩電子將於2024年開始生產使用SiC減少損耗的下一代功率半導體產品，並計畫在群馬縣高崎工廠開始量產，該工廠目前生產矽基功率半導體，但具體投資金額和生產規模尚未確定。
羅馬
ROHM於2024年在京都成立，是一家小型電子元件製造商。 2024年，生產範圍擴大到電晶體和二極體，2024年，IC和其他半導體產品加入產品陣容。 ROHM是日本最大的碳化矽功率半導體生產商，通過其德國子公司SiCrystal生產碳化矽晶圓。 ROHM擁有全球10%以上的SiC功率半導體市場和15-20%的SiC晶圓市場。
據悉，羅姆計畫在2024年3月底前向SiC注資5100億日元，發展碳化矽產業鏈。 目標是到2024年將SiC晶圓的產能比2024年提高35倍，據悉，ROHM將把SiC的產能提高6倍5次。
此外，日本還有電裝、富士通半導體、日立、京瓷、新日本無線電、Finitek Semiconductor、三墾電機、三沙電機製造、精工NPC、新德能電機製造、豐田自動織機等多家涉足功率半導體的公司。 以及更多的上游材料製造商，如生產SIC外延片的昭和電工，以及生產SIC晶圓的住友金屬礦。
與此同時，電裝、三菱電機、羅姆、東芝等公司也在大力布局碳化矽襯底和上游材料。 此舉是為了在碳化矽需求爆發之前鎖定關鍵原材料的產能，從而為後續生產自有碳化矽功率器件提供保障。
筆者此前在《日本功率半導體的'焦慮'》一文中提到，“從廠商業務趨勢來看，日本確實在加速布局功率半導體領域。 然而，相比之下，英飛凌、意法半導體、安森美半導體等歐美功率半導體廠商正在加快擴產速度，並迅速向12英吋工藝遷移。 雖然日本廠商已經搬遷，但無論是擴產還是從8英吋到12英吋的遷移都比較緩慢，而且存在時間滯後。 ”
日本業內人士認為，這是一項有風險的業務，即使在人們普遍預計功率半導體需求將增長的時候也是如此。 總是存在供過於求的風險。 日本製造商對進行大量投資持謹慎態度，擔心這會導致供應過剩。
長期以來，功率半導體一直被設計用於處理高壓裝置，並且通常按照單個產品規格製造，而不是大規模生產。
但富士通半導體業務前負責人田口正雄（Masao Taguchi）表示，隨著電動汽車大規模生產的開始，該行業可能會發生根本性轉變，功率半導體可能會變得更加標準化，從而使能夠擴大生產規模的公司能夠主導市場。 ”
這就是DRAM行業過去發生的事情，日本晶元製造商在儲存晶元市場上輸給了南韓競爭對手。
**力
功率半導體作為日本的傳統優勢領域，在歐美大廠競爭和國產功率半導體“崛起”的雙重擠壓下逐漸衰落，夾在處於領先地位的西方競爭對手和正在迅速追趕的中國競爭對手之間。
日本**清楚地意識到問題的嚴重性。
去年5月，日本**發布了半導體發展增長戰略草案，旨在到2024年將日本企業在全球功率半導體市場的市場份額從目前的20%提高到40%。
鑑於這種情況，日本經濟產業省（METI）也正在採取行動，通過引入補貼政策來克服目前的狀況。
近日，日本電子元件大廠羅姆半導體與東芝發表聯合宣告稱，雙方將合作投資3883億日元（約合27億美元）用於聯合生產功率晶元。
其中，羅姆計畫將2892億日元中的大部分投資用於其主導的SIC晶圓的生產，並計畫在九州島南部的宮崎縣建設新工廠。 東芝計畫投資991億日元，在日本中部石川縣建設一座尖端的300mm晶圓製造廠。
據悉，雙方在功率半導體製造和增加量產方面的合作計畫已得到日本經濟省的支援，雙方將獲得總計1294億日元（92億美元，相當於總投資額的三分之一），用於支援日本國內功率半導體的生產。
資料來源：東芝官方網站。
日本經濟大臣西村康典在新聞發布會上表示，國內功率半導體製造商相互合作對於提高日本產業的國際競爭力至關重要。 該公司表示，該部一直在鼓勵日本晶元製造商之間開展更多合作。
與中國類似，中國和日本的功率半導體產能相對分散。 日本功率半導體企業此次強強聯手，通過利用一流的補貼建設新的功率半導體產能，雙方將擴大生產布局作為各自的細分市場，彼此的產品可以充分互補，提高客戶服務能力。 這將對提高ROHM和東芝生產線的產能利用率，進一步提高兩家公司的成本和市場競爭力起到強有力的作用。
有業內專家指出，這一點也值得國內企業借鑑。 近年來，國內功率半導體市場進入內卷時代，戰爭、紅海競爭等詞語頻頻被提及。 從產業鏈來看，目前我國晶圓製造環節還比較薄弱，存在諸多共性問題，需要通過一流的政策引導和長期的產業資本投入，持續推進研發和應用。
在功率半導體市場需求強勢釋放的趨勢下，未來的競爭是全球性的競爭。 無論是日本還是中國的功率半導體，關鍵是要相互合作，共同推動功率半導體市場走向全球舞台。
抓住未來
隨著全球晶元製造商將重心從矽晶圓轉向碳化矽晶圓，日本各大功率半導體企業紛紛大幅擴大碳化矽領域的生產，日本半導體產業將希望寄託在碳化矽作為日本電子產業救世主的潛力上。
此外，日本企業也在圍繞氮化鎵功率半導體進行努力。
根據日本特許廳的統計，從2024年到2024年，日本公司佔全球申請相關專利的40%。 在氮化鎵襯底領域，三菱化學集團將與新日鐵合作，最早於2024年初實現量產，住友化學最早將於2024財年實現量產。
日本諾貝爾物理學獎獲得者天野浩教授認為，日本的優勢在於材料和器件，應積極開發GANs。
從最初的SI到SiC GAN，功率器件已經顯示出顯著的效率轉換優勢。
同時，行業也在不斷探索更多的新材料。 特別是氧化鎵和金剛石是越來越受到關注的兩種材料。
首先，看看氧化鎵，它可能會為日本增添新的動力。
氧化鎵作為一種相對較新的半導體材料，具有比碳化矽和氮化鎵更寬的帶隙寬度（約4.）9EV帶隙寬度），以及8mV cm的理論臨界擊穿場強。 其高擊穿電場和低損耗顯示出巨大的潛力，但由於製造工藝相對不成熟，其應用仍處於探索階段。 未來，氧化鎵有望在高壓和高效電源轉換系統中找到自己的位置。
根據日本矢野研究所的市場報告**，2024年氧化鎵晶圓襯底將部分替代SiC和GaN材料，市場規模可達2600億日元，整個氧化鎵市場容量將隨著電力電子的發展而突飛猛進。
在氧化鎵的研發方面，日本走在了時代的前面。
日本東京國立資訊通訊技術研究所（NICT）的Masataka Higashiwaki是第乙個認識到-Ga2O3在電源開關中的潛力的人。 2012 年，他的團隊報道了第一款單晶 Ga2O3 電晶體，震驚了整個半導體器件界。
在那之後的幾年裡，許多日本公司一直在開發氧化鎵。 其中，日本公司Novel Crystal Technology（NCT）是世界上最早開發、製造和銷售用於功率半導體的氧化鎵晶圓的公司之一。
據了解，早在2024年，NCT就已成功量產4英吋氧化鎵晶圓並開始供貨。 去年，該公司計畫投資約20億日元為其工廠增加裝置，並計畫到2024年建成每年20,000片4英吋氧化鎵晶圓的生產線。
2022 年 3 月，NCT 使用 HVPE 方法在 6 英吋晶圓上成功外延沉積氧化鎵，NCT 表示，有望將成本降低到 SiC 的三分之一。
除了用於製造和加工氧化鎵單晶襯底的裝置和檢測裝置外，NCT還將引進用於氧化鎵在晶圓上外延生長的薄膜沉積裝置，並計畫開發一種可以同時沉積多個晶圓的新裝置。
今年7月，三菱電機集團宣布投資NCT，旨在將其在設計和製造低功耗、高可靠性功率半導體產品方面的長期技術與NCT的氧化鎵晶圓製造技術相結合，加速開發節能氧化鎵功率半導體。
總體而言，日本在氧化鎵領域的襯底、外延和器件研發方面處於全球領先地位。 值得一提的是，氧化鎵功率元器件的研發並非大中型功率半導體企業，而是一些初創企業。 近年來，在日本一流大學的大力支援下，依託日本各大大學，氧化鎵領域的許多製造商已經分離出來，並取得了許多突破。
假以時日，當氧化鎵功率半導體的浪潮到來時，日本企業將率先獲利。
時代變了
功率半導體起源於歐美，後來日本佔了全國的一半。
回顧行業發展，日本廠商之所以能夠在功率半導體領域取得成功，是因為日本主要要求工業用途的小批量、多品種定製，沒有捲入大尺寸晶圓演進帶來的裝置投資競爭，可以靈活利用現有工廠來滿足需求。
另一方面，也離不開巨大的下游市場需求的支撐。 早在2024年代，功率半導體剛問世的時候，多用於工廠和成套裝置，然後隨著混合動力汽車的增加，功率半導體開始在汽車市場不斷應用，而日本作為當時全球最大的汽車生產國和出口國，功率半導體產業自然加速發展。
而現在，時代變了。
雖然日本在功率半導體領域的地位不容忽視，但堅守原有模式的日本功率半導體產業，似乎正在目睹自身優勢隨著市場和行業的變化而消失。
在市場發生巨大變化的背景下，行業製造商開始加快擴張和增長的步伐，日本經濟產業省將功率半導體作為半導體戰略的重要領域之一，但日本功率半導體企業能否繼續保持其影響力將受到考驗。
日本過去在DRAM市場被南韓取代，再次提醒我們，半導體產業的發展路徑不是一成不變的，獨立和審慎在過去固然是優勢，但在功率半導體市場進一步擴大的當下，跨越鴻溝的能力和突破水壺的勇氣變得更加重要。