gesponsertEin Blick in die Zukunft: Interview mit Sumihiro Takashima ROHMs Strategie für analoge Halbleiter

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ROHM Semiconductor GmbH

ROHM intensiviert seine Bemühungen im Bereich der analogen Halbleiter. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Entwicklung von „Best-in-Class“-Analog-ICs. Aber wie können solche Produkte hergestellt werden? Um einen Einblick in die damit verbundenen technischen und produktbezogenen Strategien zu erhalten, sprachen wir mit Sumihiro Takashima, Leiter der LSI-Geschäftseinheit von ROHM.

Was ist ROHMs Erfolgsrezept im Bereich analoger Technologien?

Takashima: Es ist notwendig, eine Reihe von Einzweck-ICs wie Operationsverstärker und AD/DA-Wandler anzubieten. Dies ist besonders wichtig für Produkte, die auf Nischenmärkte wie Industrieanlagen abzielen, wo eine vielfältige Palette von Einzweckprodukten unerlässlich ist.

Bisher hat unser Unternehmen jedoch keine Priorität auf Einfunktions-ICs gelegt. Folglich haben wir nicht viel Aufwand in die Entwicklung unserer Vertriebskanäle investiert. Infolgedessen werden unsere Einfunktions-ICs selten als Optionen auf den Verkaufswebseiten von Online-Händlern angezeigt. Da wir unseren Fokus in Zukunft auf die Expansion in den Markt für Industrieausrüstung verlagern, ist es notwendig, unser Angebot an Einfunktions-ICs zu stärken. Wir legen derzeit den Grundstein für diese Expansion.

Es wird wahrscheinlich einige Zeit dauern, bis diese Bemühungen zu signifikanten Ergebnissen führen. Ich bin jedoch fest davon überzeugt, dass wir jetzt handeln müssen. Obwohl wir erst vor Kurzem begonnen haben, sehen wir bereits erste Anzeichen für Fortschritte.

Welche Einzweck-ICs bietet ROHM derzeit an?

Takashima: Ein Beispiel sind unsere Operationsverstärker, die zur Verstärkung von Sensorsignalen entwickelt wurden. Diese Operationsverstärker-ICs zeichnen sich durch hervorragende Rauscheigenschaften aus, die den höchsten Standards der Branche entsprechen und mit denen europäischer und amerikanischer Hersteller konkurrieren können. Wir haben unsere internen Technologien – einschließlich Fertigungsprozessen, Layout und Schaltungsdesign – grundlegend weiterentwickelt. In Zukunft wollen wir unseren Wettbewerbern Marktanteile im Segment der Operationsverstärker-ICs abnehmen.

Wir konzentrieren uns auch zunehmend auf AD/DA-Wandler-ICs. Bisher hatten wir keine Einzelfunktions-AD/DA-Wandler-ICs angeboten. Kürzlich haben wir jedoch 14-Bit-AD-Wandler auf den Markt gebracht und gleichzeitig die technische Entwicklung von 16-Bit-AD-Wandlern abgeschlossen. In Zukunft planen wir, unser Portfolio um bis zu 20-Bit-SAR-Typen (Successive Approximation) und bis zu 24-Bit-ΔΣ-Modelle zu erweitern.

Ist es einfach, ICs mit einer einzigen Funktion zu entwickeln?

Takashima: Ursprünglich war unser Unternehmen auf die Entwicklung und Herstellung kundenspezifischer SoCs für große Haushaltsgerätehersteller spezialisiert, die integrierte Funktionen wie Operationsverstärker und AD-Wandler enthielten. Durch die Extraktion dieser Funktionen ist es möglich, Einfunktions-ICs zu erstellen. Selbst wenn wir Einfunktions-ICs auf diese Weise herstellen, ist es schwierig zu behaupten, dass sie vollständig für den kommerziellen Einsatz bereit sind. Mit anderen Worten: Die bloße Extraktion der Funktionen reicht nicht aus.

Dies ist der schwierigste Teil der Entwicklung. Die isolierte Entwicklung von Produkten führt nicht zu Verkäufen. Welche Art von Leistung ist erforderlich und welche Benutzerfreundlichkeit ist notwendig? Um dies herauszufinden, haben wir eine gründliche Untersuchung von Einfunktions-ICs konkurrierender Hersteller durchgeführt. Auf der Grundlage der Ergebnisse haben wir beschlossen, zunächst die beliebtesten Einfunktions-ICs zu vermarkten und dann das Sortiment von dort aus horizontal zu erweitern. Angesichts unserer begrenzten Ressourcen ist es von entscheidender Bedeutung, die Reihenfolge der Entwicklung zu priorisieren und die Vermarktung entsprechend fortzusetzen.

Gibt es unter den Einzweck-ICs, die ROHM derzeit anbietet, Produkte, die in ihrer Klasse führend sind?

Takashima: Die EMARMOUR™-Serie von Operationsverstärkern, die für ihr geringes Rauschen und ihre hohe Widerstandsfähigkeit gegen externe Störungen bekannt ist, erbringt Bestleistungen. Diese Operationsverstärker bieten eine branchenführende Rauschleistung. Ein Aspekt ist die geringe Geräuschentwicklung, d. h. sie erzeugen fast keine Geräusche. Das andere Merkmal ist die hohe EMI-Toleranz, wodurch sie weniger anfällig für externe Geräusche sind.

In den letzten Jahren sind Anwendungen wie Industrieanlagen und Automobilsysteme zunehmend elektronisch geworden, wobei gleichzeitig eine stärkere Miniaturisierung und höhere Dichte erforderlich ist. Dies hat zu extrem rauen elektromagnetischen und geräuschvollen Umgebungen geführt. Die Verwendung eines Operationsverstärker-ICs, der sehr widerstandsfähig gegen Rauschen ist, vereinfacht das Design, indem Rauschprobleme eliminiert werden. Unsere Operationsverstärker-ICs liefern ein stabiles Ausgangssignal mit minimalen Schwankungen, selbst wenn sie über alle Frequenzbänder hinweg Rauschen ausgesetzt sind.

Diese Operationsverstärker-ICs werden durch die Verbesserung und Integration verschiedener Technologien ermöglicht, darunter Schaltungsdesign, Layout und Fertigungsprozesse. ROHM entwickelt und liefert diese wertvollen Produkte.

Auf welche anderen analogen ICs konzentrieren Sie sich?

Takashima: Die Entwicklung analoger ICs, die mit Leistungshalbleitern funktionieren, hat für uns Priorität. So entwickeln wir beispielsweise Gate-Treiber-ICs und Leistungssteuerungs-ICs für GaN-Leistungsbauelemente. GaN-Leistungshalbleiter werden derzeit in der Miniaturisierung und hohen Funktionalität von Wechselstromadaptern und USB-Ladegeräten eingesetzt.

Um die Einführung von GaN-Halbleitern zu fördern, ist es unerlässlich, auch die Topologie des Stromkreises bereitzustellen. GaN-Leistungshalbleiter bieten eine hervorragende Leistung, sind jedoch sehr schwierig zu verwenden und nur schwer vollständig zu optimieren. Daher ist es wichtig, das gesamte Stromkreisdesign, einschließlich GaN-Leistungshalbleitern und Peripheriekomponenten, bereitzustellen, um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. Besonders kritisch sind ICs zur Steuerung der Stromversorgung und Gate-Treiber-ICs. Aus diesem Grund ist es für Halbleiterhersteller, die nur GaN-Leistungshalbleiter verarbeiten, recht schwierig, in den Markt einzutreten.

Ein Ansatz ist die Modularisierung. Wir bieten Module an, die GaN-Leistungshalbleiter mit Gate-Treiber-ICs, Stromversorgungssteuerungs-ICs und Induktoren kombinieren. Dadurch lässt sich der Hauptvorteil von GaN-Halbleitern, nämlich der Hochgeschwindigkeitsbetrieb, leicht nutzen.

Werden für Leistungssteuerungs- und Gate-Treiber-ICs Spezialprodukte benötigt?

Takashima: Ja, spezialisierte Stromversorgungs- und Gate-Treiber-ICs sind unerlässlich, um die Hochgeschwindigkeitseigenschaften von GaN-Leistungshalbleitern voll auszuschöpfen.

Um einen Hochgeschwindigkeits-Schaltbetrieb zu erreichen, ist es notwendig, Impulssignale mit extrem schmalen Zeitbreiten im Nanosekundenbereich zu erzeugen. Unsere Technologie, die dies ermöglicht, heißt Nano Pulse Control™. In Kombination mit GaN-Leistungshalbleitern ermöglicht sie ein ultraschnelles Schalten. Wir bereiten derzeit eine Lösung vor, die einen Leistungssteuerungs-IC mit Nano-Pulse-Technologie zusammen mit einem GaN-Leistungshalbleiter in einem einzigen Gehäuse integriert.

Welche Anwendungen profitieren von der hohen Geschwindigkeit der GaN-Leistungshalbleiter?

Takashima: Sets, die mehr Leistung als Netzteile und USB-Ladegeräte verarbeiten können, wie z. B. DC-DC-Wandler, die in Cloud-Servern und drahtlosen Basisstationen verwendet werden. Anwendungen, die beispielsweise 48-V-Eingangsspannungen auf 2,5 V heruntertransformieren, sind die ideale Wahl. Durch den Einsatz von GaN-Leistungshalbleitern kann eine stärkere Miniaturisierung durch Hochfrequenzbetrieb erreicht werden, zusammen mit einer höheren Effizienz.

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