瑞萨计划在日本恢复芯片生产

目前几乎所有芯片供应商都在加强产能，而瑞萨正在加强其在功率电子领域的投入。这关系到瑞萨的未来，300㎜晶圆的使用能否创造足够的优势来恢复其制造影响力？更重要的是，瑞萨功率电子产品未来的长期计划（即SiC和GaN）是什么？

芯片制造又开始流行起来。但要让各种生产要素重新聚在一起，半导体公司必须做到四个要点：

• 他们是否有能力建立新的工厂？
• 如果他们重新投入生产，对产品的预期需求是什么（以及它能持续多久）？
• 投资回报率是多少？
• 他们能重新控制产品的供应链吗？

瑞萨最近宣布，它将投资900亿日元（7070万美元），重新开放其位于日本中部山梨县的Kofu工厂。该公司将在其以前生产LCD驱动和SIM卡芯片的工厂安装新的300㎜晶圆制造设备。瑞萨的目标是赶上全球对功率电子器件的快速增长需求。
在做出这一决定之前，瑞萨曾在2010年代中期大规模调整业务和结构期间，大幅削减了内部芯片产量。
Kofu工厂预计将于2024年投入运营。

领导力的问题

瑞萨的生产和技术部门总裁Eizaburo Shono表示，重新开放停产近十年的工厂是为了“重新夺回领导地位”。他解释说：“我们不能通过将一切（从设计到生产和供应）交给别人来领导市场。”

他强调说，瑞萨从未完全是fabless。尽管关闭了一些工厂，但该公司从未放弃在日本的生产。“相反，我们意识到，如果没有扩大产能的空间，也没有什么灵活性改变产品组合，我们就无法维持一个fab的运营。”

该公司的混合模式将其定位在垂直整合业务和横向运营之间，其前端芯片生产依赖外部代工厂，后端则留给外包的半导体组装和测试供应商。自2013年公司重组以来，瑞萨一直保持了五家工厂的运营，主要生产IGBT、功率MOSFET、模拟和MCU产品。

但瑞萨的内部工厂都停留在落后的工艺技术上，使用更小的晶圆。这种组合使瑞萨几乎不可能扩大生产规模，或在更先进的节点上生产器件，以应对更高的需求。

瑞萨目前在运营的工厂

瑞萨认为功率电子领域充满了振兴和升级其芯片生产的机会。然而，瑞萨现有的三座功率电子厂使用的是200㎜或150㎜晶圆，不适合增产。

同时，曾经是瑞萨系统芯片生产领导者的Naka晶圆厂，早已停止了对前沿工艺节点技术的投资。它的设备只能生产最高40nm的芯片。

Shono承认，“我们不认为在这个时候能赶上外部代工厂。”

永远不要关闭工厂最近，Yole的CEO Jean Christophe Eloy批评了欧洲一些领先的半导体公司，包括ST和Infineon，在经济困难时期关闭一些工厂。

相比之下，Eloy说：“在中国台湾或中国，他们从不关闭他们的工厂。相反，他们将其重新用于其他领域。”

在欧洲，Eloy提到了X-Fab在2016年收购了Altis Semiconductor。Altis于1999年由IBM的微电子部门和Infineon合并而来，在巴黎郊外的Corbeil-Essonnes经营着一座前IBM晶圆厂，生产MRAM（magnetic random-access memory）。X-Fab从破产程序中收购了Altis的资产，但该工厂从未关闭。现在，该工厂是X-Fab的关键生产设施之一。

Elory认为，这件事的教训就是不关闭工厂是非常重要的。

但Shono提醒说，让工厂重新启动并不像按下电灯开关那样简单。最大的挑战是如何尽快交付新的制造设备。Shono说，瑞萨正在争取缩短6-12个月，但可能还是需要两年时间。他补充说，培训劳动力（工程师和装配线上的工作人员）是另一个挑战。一些人将在瑞萨的其他工厂接受培训，但这并不像在瑞萨内部调动人员那么简单。

为了提高产能，瑞萨似乎谨慎地保留了关闭了近10年的Kofu工厂。现在，瑞萨可以重新使用它，而不是在新的地方建立一个全新的工厂。但Shono解释说：“这不是刻意计划的。很简单，这是因为我们无法出售Kofu工厂。”

当瑞萨建造Kofu工厂时，它有计划在未来扩大它。该工厂有很高的天花板，可以容纳未来某个时候有可能引入的300㎜晶圆生产设备。Shono说：“你虽然不经常谈这一点，但天花板是我们重新开放Kofu工厂的一个决定性因素。为了提高功率电子器件的生产能力，300㎜晶圆至关重要。”

自从2014年关闭以来，Kofu工厂安静地置于一隅，没有水电气。瑞萨只是将它们全都停掉了。

急于提高产能

瑞萨计划在Kofu生产的主要产品是IGBT和功率MOSFET器件。当然，瑞萨并不是唯一瞄准这一领域的公司。东芝、富士电机和三菱电机已经公布了提高产能的计划。

在2020年至2024年3月期间，东芝承诺投入800亿日元（约6.18亿美元），在其位于日本石川县的工厂增加设备。

富士电机在2020年宣布，计划在2023财年之前投资1200亿日元（9.27亿美元）。去年，富士电机在此基础上又增加了400亿日元（3.09亿美元），以进一步提高其功率电子产品的产能。大约60%的额外资金将用于在富士电机的马来西亚工厂开始生产200㎜晶圆。

今年4月，电装宣布与UMC达成协议，在UMC的300㎜工厂合作生产功率半导体。300㎜晶圆的IGBT生产计划于2023年初开始，使UMC成为第一家大规模生产300㎜ IGBT的代工厂。

计划于2024年开始投产的瑞萨Kofu工厂将成为300㎜竞赛中的第二家功率电子工厂。

功率电子市场升温

随着在EV和HEV的日益普及，IGBT的市场需求正在急剧增长。Yole估计从2020年到2026年的复合年增长率为7.5%，到2026年底IGBT市场规模将达到84亿美元。Yole指出：“供应链正在调整其战略并进行大规模的投资。”

根据Yole的数据，全球三大IGBT供应商为Infineon、三菱电机和On Semi。虽然三家公司的领先地位仍然很稳固，但围绕IGBT的供应链环境正在发生变化。例如，虽然IGBT工厂遍布全球，但根据Yole的说法，“中国的IGBT制造商（包括代工厂和IDM）正在快速增长。”

也许在IGBT领域最有说服力的事件是电装和UMC最近的联姻。供应链方面的担忧竟然会促使Tier 1直接与代工厂合作。

那SiC或GaN呢？

瑞萨目前坚持使用IGBT和MOSFET，以满足EV/HEV制造商对功率电子产品的需求。当被问及SiC或GaN时，Shono说Kofu的工厂并没有解决新一代功率电子器件的问题。

尽管他承认SiC和GaN能提高电源的能效，无疑将对未来的功率电子器件很重要，但Shono透露瑞萨没有SiC或GaN的计划。

鉴于SiC和GaN仍然存在技术挑战，Shono认为瑞萨可以用IGBT和MOSFET器件更好地满足眼前的市场需求。

政府援助

在声明中，瑞萨透露了今年执行投资的计划，与日本经济产业省密切协调。

日本正在制定本国的芯片法案。日本国会去年批准了6000亿日元（52亿美元）的补贴支持芯片制造商。

其中4000亿日元将用于台积电和索尼在日本熊本的拟议芯片工厂。政府计划如何使用剩余的资金（帮助建立新的日本生产中心）尚未公布。瑞萨也没有发表评论。

有一点是明确的。日本首相希望将日本变成一个全球芯片大国，而日本的芯片公司则在功率电子方面下了很大的赌注。日本功率电子供应商认为这是一个关键的领域，他们不能被落下。

一旦你失去了制造能力，就很难再恢复。幸运的是，瑞萨还有一些能力，它有一幢可以容纳300㎜晶圆制造设备的建筑。它还经营着其他工厂，可以培训新的劳动力。如果瑞萨吸取了过去的教训，它将专注于使Kofu工厂具有可持续性和可升级性，以应对快速变化的市场需求。瑞萨必须有一个计划来保持Kofu的彻底现代化，保证现在和10年后的需求。