gesponsertEin Blick in die Zukunft: Interview mit Tsuguki Noma Die Leistungshalbleiter-Strategie von ROHM [SiC im Fokus]

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ROHM Semiconductor GmbH

ROHM war das erste Unternehmen der Branche, das SiC-Leistungs-MOSFETs auf den Markt brachte. Jetzt verstärken wir unsere Bemühungen, die Spitzenposition auf dem Markt für SiC-Leistungshalbleiter zu sichern. Wir sprachen mit Tsuguki Noma, Corporate Officer und Direktor der Power Device Business Unit, um die Strategien zu besprechen, die eingesetzt werden, um sich in der hart umkämpften Branche zurechtzufinden.

Wie wird ROHM sich gegenüber dem Wettbewerb mit seinen SiC-Leistungshalbleitern durchsetzen?

Noma: Bisher beschränkte sich die Anwendung von SiC-Leistungshalbleitern auf bestimmte Industrieanlagen wie Solarstromanlagen und Server-Netzteile. Ein Bereich, in dem die Nachfrage jedoch rapide steigt, sind Traktionswechselrichter für Elektrofahrzeuge (EVs), bei denen ein anhaltendes Wachstum erwartet wird.

Der Markt für SiC-Leistungshalbleiter, der zwischen 2021 und 2022 einen Wert von etwa 100 Milliarden Yen pro Jahr hat, wird bis 2028 oder 2030 voraussichtlich 1 Billion Yen übersteigen. Da schätzungsweise 70% bis 80% dieses Wachstums von Traktionswechselrichtern für Elektrofahrzeuge ausgehen werden, stellt sich die Frage, ob wir dieses Segment erobern können. Die Antwort darauf wird über den Erfolg von ROHM auf dem Markt für SiC-Leistungshalbleiter entscheiden.

Kann ROHM auf dem Markt für EV-Traktionswechselrichter erfolgreich sein?

Noma: Natürlich! Das ist unser Ziel, und ich glaube, dass sich alle bei ROHM dafür einsetzen, es zu erreichen. Es gibt jedoch keine Erfolgsgarantie. Wir müssen mehrere Herausforderungen meistern, vor allem die Frage, wie effektiv wir die Bedürfnisse der Nutzer erfüllen können. Das ist der Schlüssel.

ROHM hat seine SiC-Leistungshalbleitertechnologie weiterentwickelt und mehrere Produkte eingeführt, die weltweit erstmals in Serie produziert wurden. Zum Beispiel haben unsere SiC-Leistungs-MOSFETs der 4. Generation zum Zeitpunkt ihrer Markteinführung einen neuen Industriestandard für den niedrigsten Einschaltwiderstand gesetzt. Trotzdem liegt unser Marktanteil derzeit auf dem 5. Platz , was bedeutet, dass es Herausforderungen zu bewältigen gilt. In einem schnell wachsenden Markt ist Schnelligkeit von entscheidender Bedeutung. Derzeit ist der Umsatz direkt an die Produktionskapazität gebunden, sodass wir unsere Produktionskapazitäten dringend erhöhen müssen, um den Umsatz zu steigern.

Gleichzeitig ist unsere Beziehung zu den Kunden, insbesondere zu den Autoherstellern, von größter Bedeutung. Die Automobilindustrie hat die breiteste Basis unter den Fertigungssektoren und ist daher für Japan von entscheidender Bedeutung. So wie sich die Automobilunternehmen durch Verbrennungsmotoren differenzierten, werden in diesem Zeitalter der Elektrifizierung von Fahrzeugen, das oft als Jahrhundertwende bezeichnet wird, die Batterie und der Wechselrichter eine entscheidende Rolle spielen. Dies macht die Leistungshalbleiter, die in Wechselrichtern zum Einsatz kommen, zu entscheidenden Komponenten. Daher wenden sich Autohersteller direkt an Halbleiterhersteller der zweiten und dritten Ebene wie ROHM, um strategische Partnerschaften aufzubauen. Soweit bisher öffentlich bekannt ist, treiben wir die Zusammenarbeit mit Mazda Motor Corp. und dem chinesischen Unternehmen Geely Automobile (Zhejiang Geely Holding Group) voran, was auf bedeutende Entwicklungen in diesem Zusammenhang hindeutet.

Welche Vorteile ergeben sich für die Anwender durch den Einsatz von SiC-Leistungshalbleitern?

Noma: Es geht darum, die elektrische Effizienz zu verbessern, um den Kraftstoffverbrauch von gasbetriebenen Fahrzeugen zu erreichen. Durch den Austausch von Si-Leistungshalbleitern durch SiC können die Stromkosten um 5–10% gesenkt werden, was zweifellos ein großer Vorteil ist. Mit zunehmender elektrischer Effizienz von Elektrofahrzeugen kann die Energiekapazität der Batterie entsprechend reduziert werden. Angesichts der hohen Kosten für Batterien führt dies zu niedrigeren Systemkosten, wodurch der höhere Preis von SiC-Leistungs-MOSFETs im Vergleich zu Silizium-IGBTs ausgeglichen wird.

Wird der Designprozess für Benutzer nicht schwieriger, wenn Si-Leistungshalbleiter durch SiC ersetzt werden?

Noma: In der Tat gibt es viele Fälle, in denen Menschen Schwierigkeiten haben, SiC-Leistungshalbleiter zu beherrschen. SiC-Leistungs-MOSFETs bieten zwar den entscheidenden Vorteil, dass sie sowohl die Leitungs- als auch die Schaltverluste reduzieren, es kann jedoch zu instabilen Schaltwellenformen kommen. Daher konzentrieren wir uns darauf, Kunden bei der effektiven Nutzung von SiC-Leistungs-MOSFETs zu unterstützen.

Die interne Analog-Halbleitersparte von ROHM entwickelt und fertigt Treiber-ICs mit isoliertem Gate, die in Kombination mit unseren SiC-Leistungs-MOSFETs eine Leistungsmaximierung ermöglichen. Wir sind davon überzeugt, dass eine der größten Stärken von ROHM darin besteht, SiC-Leistungs-MOSFETs und Treiber-ICs mit isoliertem Gate als integrierte Lösung anbieten zu können.

Was bedeutet es, wenn SiC-Leistungs-MOSFETs instabil werden?

Noma: Die Entwicklung von Stromkreisen mit SiC-Leistungs-MOSFETs ist von Natur aus komplexer, da mehrere Geräte parallel verwendet werden müssen. Ein Dreiphasen-Wechselrichter beispielsweise verwendet sechs Schalter, die jeweils aus mehreren parallel geschalteten SiC-Leistungs-MOSFETs bestehen. Solche Konfigurationen können zu Interferenzen zwischen den MOSFETs führen, was zu unbeabsichtigten EIN/AUS-Schaltungen und potenziellen Ausfällen oder Störungen führen kann. Um eine Instabilität der Signalwellenform zu verhindern, ist es notwendig, den Kunden während des Designprozesses zu unterstützen und eng mit ihnen zusammenzuarbeiten.

Wie unterscheiden sich SiC- und GaN-Leistungshalbleiter?

Noma: Die Entscheidung zwischen SiC- und GaN-Leistungshalbleitern hängt letztendlich vom Kunden ab. Es gibt jedoch sicherlich Märkte, in denen der Einsatz von GaN-Leistungshalbleitern vorteilhaft ist.

In Elektrofahrzeuganwendungen werden Bordladegeräte sicherlich von den höheren Schaltgeschwindigkeiten von GaN-Leistungshalbleitern profitieren. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass GaN-Leistungshalbleiter in Traktionswechselrichtern, dem Hauptmarkt für SiC, weit verbreitet sein werden, da die relativ niedrige Schaltfrequenz der Traktionswechselrichter bei etwa 20 kHz liegt. Der Reiz von GaN-Leistungshalbleitern liegt in ihrer Fähigkeit, bei viel höheren Frequenzen mit minimalen Verlusten zu arbeiten. Andererseits könnten Onboard-Ladegeräte zu einem Wettbewerbsfeld für SiC- und GaN-Leistungshalbleiter werden.

Im November 2023 kündigte ROHM die Übernahme der Solarzellenfabrik von Solar Frontier in der Stadt Kunitomi in der Präfektur Miyazaki an, um sie als zweites Werk in Miyazaki zu entwickeln und zu betreiben. Es ist geplant, den Betrieb im Jahr 2024 als Hauptfabrik für SiC-Leistungshalbleiter aufzunehmen. Was ist der Hauptzweck des Erwerbs dieser zusätzlichen Fabrik?

Noma: Das Hauptziel besteht darin, die Produktionskapazität zu erhöhen. Durch den Erwerb dieser Anlage können wir Produkte etwa zwei Jahre früher liefern, als wenn wir eine neue Fabrik bauen würden. Darüber hinaus können wir durch eine große Anlage (Fabrik), die im Voraus bereitsteht, die Höhe der Kapitalinvestition an die Nachfrage anpassen.

Während in Japan bisher nur SiC-Leistungshalbleiter hergestellt wurden, wird das Miyazaki-Werk Nr. 2 auch mit der Herstellung von SiC-Wafern beginnen. Unser Ziel ist es, dieses Werk schließlich zur führenden SiC-Leistungshalbleiterfabrik der Branche zu machen.

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