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日本半导体封装材料集体发力车载市场:住友电木昭和电工等汇总

CINNO | 同百万产业精英一起把握行业脉动 2022/09/23 16:03

CINNO Research 产业资讯,据日媒电子Device产业新闻报道,日本半导体封装材料巨头企业瞄准对可靠性要求极高的车载零部件市场加快研发进程同时,也在积极进军面向ECUElectronic Control Unit,电子控制单元)的“整体式塑封”领域以及其他新市场。当下,在面向新一代功率半导体(如碳化硅)方向的耐高压、耐高温材料的研发,竞争也是十分激烈。虽然智能手机、PC方向半导体市场低迷,但从中长期来看,高性能CPU、存储半导体市场依然有望继续增长。

住友电木车载方向产品销量成倍增长

住友电木作为全球最大的半导体封装材料厂家,拥有业界40%的市占率,如今正在积极扩大车载相关业务,如耐高压、耐高温的半导体塑封材料和用于ECU的“整体式塑封材料”(不是逐个塑封单个半导体,而是塑封整个线路板)。由于销售量在成倍增长,因此住友电木在积极扩大海外工厂的产能,以应对旺盛的市场需求。

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关于变频器方向的IGBT功率模组等车载半导体塑封材料,住友电木正在积极扩大销售主力产品“EME-G720系列”和“EME-G780系列”。后者的Tg温度(玻璃化转变温度)为200度左右,具有极好的耐高温特性和绝缘特性,可用于碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽带隙(WBG,Wide Band Gap)半导体。市场需求十分旺盛。

关于功率模组(Power Module)方向的塑封材料,车载用途占了住友电木整体的三成左右。住友电木在四年前将“G780系列”投入市场,如今其市场规模逐年扩大。尤其是EV等方向的订单情况十分火爆,市场的增长速度远超最初预期。欧洲、日本、中国地区市场需求持续表现强劲。

另外,支撑住友电木表现良好的材料是用于EV电机转子磁体固定器(Rotor Magnet Fixation on e-Motor)的环氧基树脂(Epoxy)塑封材料和用于ECU的“整体式塑封材料”。最近,受到EV等环保型车辆的需求牵引,市场急速扩大。

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目前,住友电木新加坡工厂正忙于向欧洲供货,中长期来看,欧洲市场需求有望继续增长,因此住友电木正在扩大比利时子公司的相关产品产能。预计年产能将达数千吨。

用于电机转子磁体固定器的环氧基树脂,是一种用于固定EV、HV(Hybrid Vehicles,混合动力汽车)内电机转子内磁体的材料,传统的方法是使用液体树脂固定磁体。由于住友电木的塑封材料具有更好的固定效果,且有助于电机的高速旋转、兼具高功率化和小尺寸化特点,因此需求急剧增长。然而,因受供应链混乱影响,比利时工厂的扩建工程被迫延误,预计2022年下半年可以正常稼动。届时将同时量产用于电机转子磁体固定器的环氧基树脂和用于ECU的“整体式塑封材料”。除比利时工厂外,住友电木正在讨论未来在北美地区生产以上材料。

住友电木计划以功率模组塑封材料、用于电机转子磁体固定器的环氧基树脂、用于ECU的“整体式塑封材料”这三种材料为重心,争取到2025年获得120亿日元(约人民币5.88亿元)的销售额。由于目前的市场需求火爆,很有可能在2025年之前就完成上述销售额目标。

住友电木的基本方针是全方位推进塑封材料事业,在尖端领域的发力对象有模塑底部填充(Molding Under Fill,以下简称为:“MUF”)和颗粒状压缩模塑(Compression Mold)材料。MUF在SiP(System in Package,系统级封装,以下简称为“SiP”)和DRAM领域的需求持续增长。最初的DRAM采用的是BoC(Board on Chip)结构,随着“倒装芯片(Flip Chip)”趋势的发展,MUF材料的需求不断增长。如今,DRAM方向的MUF材料的占比最高。NAND方向颗粒状材料需求也在增长。预计未来SiP和WLP(Wafer Level Package,晶圆级封装)方向的需求会持续增长。

此外,用于普通类半导体的塑封材料也表现良好,已经向位于中国的子公司一一苏州住友电木(SSB)投资25亿日元(约人民币1.23亿元)用于扩产,扩产后产能是之前的1.5倍,月产能为1800吨。已于2022年初开始稼动。

此外,住友电木也在扩大中国台湾子公司的产能,如在中国台湾子公司厂区内建新厂房,计划2023年中期开始稼动。预计总投资额达到33亿日元(约人民币1.62亿元),扩产后,产能将增加一倍。

住友电木是全球最大的半导体塑封材料厂家,拥有业界40%的市占率,正在瞄准有望进一步增长的全球半导体市场,强化塑封材料供给体系。

昭和电工材料的车载产品获20%增长

昭和电工材料(Showa Denko Materials)位居半导体塑封材料领域的TOP2,如今正在加快研发功率半导体、存储半导体方向相关塑封材料。其中,2021财年业绩表现良好,尤其是车载半导体方向塑封材料同比增长20%(出货数量)。预计2022财年继续保持两位数增长。

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昭和电工材料的半导体塑封材种类丰富,除液体状材料外,还有用于BGA、CSP等的塑封材料、用于功率元件(Power Device)、功率模组(Power Module)等方向的“传递模塑(Transfer Mold)”材料等。尤其是在IC高信赖性元件、车载元件等领域,昭和电工材料占有较高的市占率。

目前,昭和电工材料已经研发了环氧基树脂(Epoxy)系列的MUF,并已经投入市场。尤其是在SoC(System on Chip,系统级芯片)方向,获得了客户的较高评价。客户已经确认昭和电工材料的塑封材料不仅不会发生芯片剥离现象,且具有较高的封装可靠性。另外,昭和电工材料还在试图扩大在高端存储半导体领域的应用。另一方面,昭和电工材料的车载类产品已经通过了“AEC-Q100”车规认证,该标准是验证车载IC各项指标是否可靠的重要指南。

今后,昭和电工材料着重发力对象是用于功率元件的、具有出色耐高温特性的CEL400系列材料,该系列材料的玻璃转移温度为175度。该系列产品已经被多家Tier2厂家(如半导体厂家等)采用。

此外,针对可在高温环境下高效工作的功率元件(如新一代碳化硅功率半导体等)方向的应用,昭和电工材料正在推广玻璃化转变温度为200度的CEL420系列材料。通过在现有的环氧基树脂中混入极具耐高温特性的树脂后即可获得该材料。该材料已经被应用于采用功率模组结构的元件中,可耐电压范围为450V一600V,同时也具有出色的应力释放(Stress Relief),作为新一代功率模组方向的主力产品,昭和电工材料正在大力推广该材料。

从半导体塑封材料的用途构成比例来看,车载方向的耐高温、寿命长的材料占整体的20%一30%,其次为家电、PC、智能手机等应用方向。

昭和电工材料曾在2012年收购了日东电工的半导体封装材料业务。如今日本国内有两处生产据点(佐贺、下馆事业所南结城)、海外有三处据点(中国苏州、马来西亚槟城和雪兰莪州),合计五处。其中,下馆事业所南结城据点是兼具研发功能的“母工厂”。昭和电工材料正在将用于功率元件方向的高信赖性材料的生产推广至所有据点。

半导体方向塑封材料基本采用“地产地消”的模式。由于中国市场需求旺盛,昭和电工材料计划在当地建设新工厂,以提高半导体塑封材料的产能。此外,还计划在中国苏州工厂内建设新厂房,目标是在2023年内稼动。

信越化学也在发力车载市场

信越化学(Shin-Etsu)的功率模组方向的耐高温、耐高压车载半导体塑封材料业务表现良好。受疫情影响,订单量曾一度下滑,在2021年夏季出货量恢复至疫情前水准,后来,每月的出货量均刷新历史最高水平。尤其是以车载方向产品为中心,耐高温、可靠性高的半导体塑封材料订单表现良好。与2020年相比,2021年整年的车载产品塑封材料出货量增长了三成。

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中长期来看,车载半导体、用于家电的功率半导体、存储半导体等多种半导体市场需求有望继续扩大。其原因在于新冠疫情和中美贸易摩擦引起的供应链混乱等因素,以及客户端为了确保一定量的库存,积极备货。

在信越化学主打的半导体塑封材料中,高性能产品(如车载用途)占有较大比例,如用于“传递模塑(Transfer Mold)”工艺的KMC系列产品。用作压缩模塑(Compression Mold)工艺的塑封材料主要被用作存储半导体、高性能逻辑半导体等。

此外,当下信越化学正在大力推广的是一种名为“SMC-8750”的加热硬化型“双组灌封(Potting)”材料。该产品作为IGBT模组的塑封材料,与传统产品相比,采用了应力更低的环氧基树脂,且已经投入市场。信越化学研发的用于车载IGBT模组的产品具有更好的耐震动性、应力释放性和较高的可靠性,出货量在逐步增长。

此外,信越化学还推出了一款用于ECU大型基板等方向的粘合式(Laminate)“整体塑封材料”一一“MLQ-7700系列”,该系列由片状(Sheet)环氧基树脂制成,受到了业界普遍关注。利用该材料,可以轻松应对各种形状的线路板(如线路板上焊接了各类尺寸大小不一致的元件)、也可以仅对需要的部分进行塑封。此外,由于不需要制作模具,因此有望降低总成本。

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用于ECU的“整体式塑封材料”,图片是信越化学的MLQ系列产品。(图片出自:电子Device产业新闻)

信越化学瞄准未来有望普及的碳化硅(SiC)等宽带隙(WBG,Wide Band Gap)半导体元件,推出了“KMC-8000系列”塑封材料,用于更耐高温、耐高压的新一代功率元件。由于该系列材料有助于解决塑封工艺中的问题,因此再次受到业界关注。信越化学工业瞄准到2025年前后有望继续增长的电动车功率元件市场,推出了这款可满足新一代车规级200度连接温度的塑封材料。

群马事业所(日本群马县安中市)是信越化学最先进的试做、研发中心。该据点通过与海外量产工厂携手合作,可在短时间内推出丰富多彩的新产品,以应对客户的多样化需求、创造更多业务机会。

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