据外媒报道，在罗姆近日召开的财务业绩发布会上，公司总裁Isao Matsumoto（松本功）宣布，将于今年6月开始与东芝在半导体业务方面进行业务谈判，预计谈判将持续一年左右。

两家公司旨在加强旗下半导体业务全方面合作，涵盖技术开发、生产、销售、采购和物流等领域。

松本功表示：“东芝和我们的半导体业务在包括产品组合在内的各个方面都非常平衡且高度兼容，我们希望就如何创造这种协同效应提出建议。”双方设想通过批量采购通用设备和零部件、相互销售内部设备以及相互外包产品销售来降低成本。


东芝与罗姆联手开发碳化硅功率器件

据了解，2023年12月，东芝从东京证券交易所退市，日本产业合作伙伴公司（JIP）等企业财团将其收购。这一过程中，罗姆出资3000亿日元（折合人民币约139亿元），成为了最大的投资者，为后续双方合作埋下了伏笔。

同月，罗姆和东芝宣布将合作生产碳化硅（SiC）和硅（Si）功率半导体器件，这一计划还得到了日本政府的支持。

该计划旨在让罗姆和东芝分别对SiC功率半导体和Si功率半导体进行重点投资，依据对方生产力优势进行互补，有效提高供应能力。项目总投资为3883亿日元（折合人民币约180亿元），其中政府将支持1294亿日元（折合人民币约60亿元），占比高达三分之一。罗姆旗下位于宫崎县的工厂将负责生产SiC功率器件和SiC晶圆，而东芝旗下位于石川县的工厂将以生产Si芯片为主。

此外，罗姆计划在2027财年之前，对SiC业务整体投资5100亿日元（折合人民币约237亿元）。到2027财年，罗姆预计SiC功率器件的销售额将增长到2700亿日元（折合人民币约125亿元），是2022财年的9倍。由东芝负责传统的Si半导体业务将使罗姆公司能够把投资重点放在更尖端的SiC产品上。


高压平台提升零件技术要求，碳化硅功率器件脱颖而出

高压平台带来高难度要求，重要零件需随之升级。

高压平台将给整车零部件系统带来多种高难度要求， 例如更高绝缘工作电压等级的承受能力、 更低水平的导通损耗等等。因此， 电驱系统、 车载电源等作为零件系统中的重要部分， 需要相应升级以满足上述要求；而功率器件作为重要组成部分， 对于电驱系统、 车载电源等部件的升级具有重要影响。

硅基IGBT性能接近极限， 碳化硅功率器件有望形成替代。

目前， 大多数功率模块采用硅基IGBT技术。但硅基IGBT的功率密度正接近极限， 同时随着整车平台电压的提高， 硅基IGBT的开关损耗将会加大。在此背景下， 碳化硅（SiC） 功率器件的应用逐步扩大。相较硅基IGBT， 碳化硅器件具备多方面优势， 尤其在电控逆变器、OBC和DC-DC转换器等应用中优势明显。

碳化硅较硅具备性能优势，有效满足高压平台零件需求。

作为第三代半导体材料的代表， SiC 具有大禁带宽度、高击穿电场强度、高饱和漂移速度和高热导率等优良特 性。SiC 的禁带宽度（ 2.3-3.3eV）约是 Si 的 3 倍，击穿电场强度（ 0.8 × 106/-3 × 106/） 约是 Si 的 10 倍，热导率（ 490W/(m·K)）约是 Si 的 3.2 倍，可以满足高温、高功率、高压、高频等多种应用场景。

与硅基半导体材料相比，以碳化硅为代表的第三代半导体材料具有高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射能力等特点，适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。

Si 材料中越是高耐压器件，单位面积的导通电阻也越大（以耐压值的约 2~2.5 次方的比例增加），因此 600V 以上的电压中主要采用 IGBT。IGBT 通过电导率调制，向漂移层内注入作为少数载流子的空穴，因此导通电阻比MOSFET 还要小，但是同时由于少数载流子的积聚，在 Turn-off 时会产生尾电流，从而造成极大的开关损耗。

SiC 器件漂移层的阻抗比 Si 器件低，不需要进行电导率调制就能够以 MOSFET 实现高耐压和低阻抗，而且MOSFET 原理上不产生尾电流，所以用 SiC-MOSFET 替代 IGBT 时，能够明显地减少开关损耗，并且实现散热部件的小型化。另外， SiC-MOSFET 能够在 IGBT 不能工作的高频条件下驱动，从而也可以实现无源器件的小型化。与 600V~900V 的 Si-MOSFET 相比， SiC-MOSFET 的优势在于芯片面积小（可实现小型封装），而且体二极管的恢复损耗非常小，主要应用于工业机器电源、高效率功率调节器的逆变器或转换器中。

以 80kW EV 为例， ST 测算了 SiC MOSFET 与 Si IGBT+二极管方案下的牵引逆变器功率损耗。归因于 SiC 更优的 FOM 参数性能， SiC MOSFET 在更高的结温情况下损耗减少更多， 合计导通损耗后相比硅基方案减耗 40%。


功率器件前景提升

随着新能源汽车的发展，对功率器件需求量日益增加，成为功率半导体器件新的增长点。碳化硅器件在新能源汽车产业中主要应用在电机控制器（电驱）、车载充电机OBC、DC/DC变换器以及充电桩，碳化硅器件相比硅基器件有更优越的物理性能，体积小，性能优越，节能性强，同时缓解了续航问题，更适应新能源汽车增加续航里程、缩短充电时长、提高电池容量、降低车身自重的需求。近年来，我国新能源汽车市场快速发展。2024年1-3月，新能源汽车产销分别完成211.5万辆和209万辆，同比分别增长28.2%和31.8%，市场占有率达到31.1%。

在光伏发电应用中，基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统10%左右，却是系统能量损耗的主要来源之一。使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅 MOSFET 与碳化硅 SBD 结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率可从 96%提升至 99%以上，能量损耗降低 50%以上，设备循环寿命提升 50 倍，从而能够缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器的未来发展趋势。

与硅基半导体材料相比，以碳化硅为代表的第三代半导体材料具有高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射能力等特点，适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。中商产业研究院发布的《2024-2029全球及中国SiC和GaN功率器件市场洞察报告》显示，2023年全球SiC功率半导体市场规模为21.2亿美元，受益于新能源汽车及光伏领域需求量的高速增长，预计2024年全球SiC功率半导体市场规模预计将达26.6亿美元。