Die Entwicklung von Elektrofahrzeugen (EVs) erzeugte einen neuen Bedarf an Halbleitergeräten für die Automobilindustrie und wird auch weiterhin einen Wachstumsvektor für ROHM darstellen. Das Unternehmen wurde im Jahr 1954 als Hersteller von Widerständen gegründet. In den 1960er Jahren erfolgte der allmähliche Wechsel zur Halbleiterindustrie. Die Halbleitergeräte wurden ursprünglich hauptsächlich für den Sektor Unterhaltungselektronik gefertigt, aber seit ungefähr zehn Jahren konzentrieren wir uns auf das Wachstum in der Automobilindustrie und im Maschinen- und Anlagenbau. Heute machen diese beiden Branchen ungefähr 43% des Umsatzes aus. Elektrofahrzeuge stellen momentan nur einen ziemlich geringen Anteil des gesamten Automobilmarktes dar, aber erwartungsgemäß wird in der nahen Zukunft in diesem Bereich erhebliches Wachstum erzielt werden können.

Ich denke, wenn bei Elektrofahrzeugen eine grundlegende, signifikante Entwicklung erreicht werden kann, werden sie sich extrem schnell verbreiten.

Elektrofahrzeuge sind heutzutage noch immer durch die Konzepte herkömmlicher Automobile begrenzt. Im Prinzip wird nur der typische Automotor durch einen Elektromotor ersetzt. Elektrofahrzeuge haben eine Reihe an Merkmalen, die Automobile mit herkömmlichen Motoren nicht aufweisen, jedoch ist besonders die Drehmomentübertragung wesentlich schneller, der Antriebsstrang kann verteilt werden, und das erzeugte Drehmoment kann präzise gemessen werden. Ich glaube, dass ein Elektrofahrzeug, das diese Eigenschaften wirksam nutzt, einzigartigen Mehrwert bietet. Zum Beispiel minimiert die präzise Regelung, die der Motorantrieb ermöglicht, den Reifenschlupf. Das bedeutet, dass die Reifen schmaler gefertigt werden können, ohne dass die Mobilität abnimmt. Gleichzeitig verbessert sich die Laufleistung.

Ich denke, dass der Markt für Elektrofahrzeuge jedes Mal dann einen größeren Wachstumsschub erfahren wird, wenn die EVs eine maßgebliche Entwicklung zeigen.

Die Elektrifizierung entwickelt sich sehr viel schneller als von der Branche erwartet. Dennoch gehe ich persönlich nicht davon aus, dass der Automobilmarkt sich plötzlich nur noch auf Elektrofahrzeuge konzentriert. Ich denke, dass konventionelle Automobile noch eine Zeitlang auf dem Markt bleiben werden. Aus diesem Grund ist unser Geschäftsbereich "Halbleiter für die Automobilindustrie" auf einem graduellen Wechsel von der Motorenkonstruktion zu Elektrofahrzeugen aufgebaut, und von dort aus weiter bis hin zum autonomen Fahren.

Die Entwicklung von neuen Fahrzeugtechnologien beschleunigt sich, und so wird in den Medien auch mehr über die Branche berichtet. Scheinbar besteht wesentlich größeres Interesse daran, wann Elektrofahrzeuge konventionelle Motorenkonstruktionen ersetzen, und wann autonomes Fahren schließlich auch flächendeckend nutzbar gemacht wird. Ich stimme zu, dass sich das wahrscheinlich nicht von heute auf morgen ändern wird, dennoch bin ich der Meinung, dass beide Technologien vermutlich über einen längeren Zeitraum hinweg nebeneinander bestehen werden. Meiner Ansicht nach ist es eine gute Idee, unser Geschäft in Abstimmung mit der Marktrealität weiterzuentwickeln.

Unser Geschäftsbereich "Halbleiter für die Automobilindustrie" ist auf die folgenden drei Kernthemen ausgerichtet: Sicherheit, Automatisierung und Fahrassistenzsysteme (FAS); zusätzlich spielen auch noch Elektrifizierung und Energieeffizienz eine wichtige Rolle. Im Rahmen unseres Sicherheitskonzepts erstreben wir eine Null-Fehler-Qualität. Das bedeutet, wir liefern durchgängig die bestmögliche Qualität innerhalb unseres gesamten Sortiments an Produkten für die Automobilindustrie: Von hochleistungsstarken hochintegrierten (LSI)-Chips bis hin zu Komponenten für allgemeine Verwendungszwecke, wie zum Beispiel Widerstände und diskrete Bauelemente, an denen wir einen so großen Marktanteil halten.

Ebenso arbeiten wir an der Entwicklung neuer Produkte, die verbesserte Funktionssicherheit bieten. So befinden sich zum Beispiel die Armaturen und Seitenspiegel für Autos in einer Übergangsphase zur elektronischen Ausführung, und Störungen innerhalb ihrer elektronischen Systeme können zu größeren Unfällen führen. ROHM war in diesem Industriebereich das erste Unternehmen, das einen Chipsatz für die Flüssigkristallanzeige (LCD) der Armaturen mit Onboard-Funktionen anbot. Dieses System dient dazu, Fehler und Störungen innerhalb der Chips zu erfassen, und trägt so zur Unfallvermeidung bei. Wir haben diese Technologie in diesem Produkt zuerst eingeführt, weil wir den hohen Grad an Funktionssicherheit erkannten, der in der Fahrzeugelektronik erforderlich ist.

Während sich die Fahrzeugelektronik immer weiter verbreitet, wird auch die Rolle immer kritischer, die die Elektronik bei der Gewährleistung von Sicherheitsstandards spielt. Die Funktion, die die Hersteller von Halbleitern hierbei zu erfüllen haben, wird dann sogar noch wichtiger. Was gibt es zu den anderen beiden Themen zu sagen, die Sie erwähnt haben?

Wir unterstützen die Entwicklung im Bereich Automatisierung und ADAS hauptsächlich durch die integrierten Schaltungen (ICs) für Kommunikationen, die in Sensoren eingesetzt werden und der sicheren Stromversorgung dienen.

Unsere Aktivitäten hinsichtlich Elektrifizierung von Automobilen und Energieeffizienz umfassen eine große Auswahl an Fahrzeugtypen, nicht nur Elektrofahrzeuge. Die 48-V-Mildhybrid-Modelle gewinnen in Europa an Popularität. Sie nutzen zum Beispiel einen technisch hochentwickelten Stromversorgungs-IC mit der proprietären und hocheffizienten Stromversorgungstechnologie "Nano Pulse Control" von ROHM. Für Wechselrichter in Plug-In-Hybriden und Elektrofahrzeugen bieten wir Siliziumkarbid (SiC)-Leistungshalbleiter, Gate-Treiber und andere Chips.

Ich habe die Entwicklung von Automobilen als Forscher an der Universität über einen langen Zeitraum hinweg studiert. Insbesondere interessiere ich mich für Anwendungen wie EV-Steuerungen, drahtlose Stromübertragungssysteme und Doppelschichtkondensat Rohmoren oder Superkondensatoren, die sehr schnell ge- und entladen werden können. Die grundlegende Prämisse meiner Arbeit ist, dass die Fahrzeuge eines ganzen Jahrhunderts von jetzt an mit Motoren, Kondensatoren und Drahtlostechnologie betrieben werden.

Es ist ziemlich offensichtlich, dass die Antriebsenergie der Fahrzeuge sich ausgehend von Antriebsmaschinen und Motoren ändert, allerdings glaube ich nicht, dass die heutigen Elektrofahrzeuge sich in größerem Umfang auf dem Markt durchsetzen können. Einer der Gründe hierfür sind Probleme mit der Energieverteilung. Die heutigen Elektrofahrzeuge speichern Energie in internen, wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Akkus, und während der relativ langen Ladezeiten kann das Fahrzeug nicht genutzt werden. Wesentlich nachteiliger ist jedoch noch, dass die Akkus nur ziemlich geringe Energiemengen speichern können...tatsächlich ist die in den Akkus eines Elektrofahrzeugs gespeicherte Energie zehnmal geringer als bei einem einzigen Benzintank. Aus diesem Grund müssen die Fahrer von Elektrofahrzeugen immer darauf achten, wie weit sie mit dem aktuellen Ladestand noch fahren können.

Meiner Ansicht nach wäre der Aufbau einer Infrastruktur wie bei Elektro-Eisenbahnen am besten, mit der die Elektrofahrzeuge direkt mit Strom versorgt werden können. Sogar lange Strecken könnten ziemlich problemlos gefahren werden, wenn Schnellladesysteme zur Verfügung stehen, die das Fahrzeug beim Warten an roten Ampeln oder Mautstellen aufladen. Diese könnten mit langsamer Ladetechnologie kombiniert werden, die das Fahrzeug nach und nach über ein in die Fahrbahn integriertes Ladesystem aufladen. Dann würde die Notwendigkeit wegfallen, dass ein einziges Fahrzeug so viel Energie speichern muss. Könnte diese Art von Infrastruktur eingeführt werden, dann würde sie die Mobilität und die Gesellschaft revolutionieren. Alle Systeme zur Energieversorgung über eine entsprechende Infrastruktur sind jedoch von Kondensatoren abhängig, die für schnelles Laden und Entladen geeignet sind, sowie von drahtloser Stromversorgungstechnologie, mit der die Fahrzeuge an das Stromnetz angeschlossen werden können.

Es werden einige fortschrittliche Technologien zu entwickeln sein, damit eine Basis vorhanden ist, um dieser Art futuristischer Technologie Vorschub zu leisten: Wir nennen sie "Seed-Technologien". Diese "Seed-Technologien" können dann in Form von neuen Ideen und Systemen "erblühen", und mit ihnen die zugehörigen Technologien um sie zu implementieren. Indem wir Halbleitergeräte mit ausgezeichneten Eigenschaften und Funktionen enorm schnell zur Verfügung stellen, können wir zur fortlaufenden Entwicklung des Automobils beitragen.

Ja, Halbleitergeräte sind zweifellos "Seed-Technologien". Tatsächlich glaube ich, dass das praktische drahtlose Stromversorgungssystem, das kontaktlose elektrische Energieübertragung bietet, unter Verwendung hocheffizienter SiC-Leistungshalbleiter erst ermöglicht wurde.

Das Team unter der Leitung von Associate Professor Hiroshi Fujimoto der University of Tokyo Graduate School of Frontier Sciences entwickelte zum Beispiel im Mai 2015 in Zusammenarbeit mit den zwei japanischen Unternehmen Toyo Denki Seizo K.K. und NSK Ltd. den Prototyp eines Elektrofahrzeug mit Radnabenmotoren, angetrieben mit drahtloser Energieübertragung. Die Antriebsmotoren befinden sich direkt in jedem der vier Räder. Früher wurde die Motorenleistung über Kabel zugeführt, aber die Kabel waren aufgrund der hüpfenden Auf- und Abwärtsbewegungen des Fahrzeugs ständiger Belastung ausgesetzt. Der Prototyp liefert über elektromagnetische Resonanzkopplung drahtlose Leistung, so dass keine Kabel mehr erforderlich sind.

Dieses drahtlose Stromversorgungssystem erreichte dank der SiC-Leistungshalbleiter einen hohen Übertragungswirkungsgrad (das Verhältnis von übertragener Leistung zu empfangener Leistung) von 94,3%. Das System wandelt den Gleichstrom (DC), den die Antriebsmotoren benötigen zur drahtlosen Übertragung in hochfrequenten Wechselstrom (AC) um. Eine ausschlaggebende Rolle um den hohen Übertragungswirkungsgrad erzielen zu können, spielt das Reduzieren der Verluste, die im Wandlerschaltkreis erzeugt werden. Die Radnabenmotoren nutzen ebenfalls hocheffiziente SiC-Leistungshalbleiter, um die Umwandlungsverluste noch weiter zu minimieren. Insgesamt verbessert das System den Wirkungsgrad bei der Leistungsübertragung so weit, dass das Niveau der praktischen Nutzbarkeit erreicht ist.

Im März 2017 gab dieselbe Forschergruppe die Entwicklung eines weiteren Prototyp-Fahrzeugs mit drahtlosem Stromversorgungssystem bekannt. Bei diesem Modell erfolgte jedoch die Stromübertragung zu den Radnabenmotoren über Transmitter, die sich in der Fahrbahn selbst befinden (Abb.2). Diese Konstruktion der zweiten Generation erzielte durch die Nutzung von SiC-Leistungshalbleitern im drahtlosen Übertragungssystem, Hochsetzteller, Wechselrichter für die Motorregelung und anderer Leistungselektronik ebenfalls einen Wirkungsgrad bei der Leistungsübertragung von mehr als 90%.

Abbildung 2 Radnabenmotor für Elektrofahrzeuge der zweiten Generation, entwickelt von Professor Fujimoto der University of Tokyo Graduate School

SiC-Leistungshalbleiter sind eines der Produkte, die für uns Priorität haben. Im Vergleich zu Silizium (Si), das zuvor das gebräuchlichste Material für Halbleiter war, ist SiC ein Material der nächsten Generation, das hervorragende elektrische Eigenschaften bietet. SiC-Leistungshalbleiter können erheblich dazu beitragen, Energieverbrauch und Leistungspegel im Bereich relativ starker Stromkreise zu senken. Die potenziellen Vorteile von SiC-Leistungshalbleitern sind jedoch nicht so allgemein bekannt, wie es möglich wäre. Im Rahmen unseres Engagements zur Verbesserung der Situation sind wir seit dem Jahr 2016 offizieller Technologiepartner des Venturi Formula E Rennteams. Die Rennen der Formel-E-Rennserie sind die wichtigsten in der Klasse der rein elektrisch betriebenen Fahrzeuge.

Sie sind eine Art Testumgebung für fortschrittliche Technologie im Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen. Für die Saison 3 (2016/2017) hat ROHM die SiC-Schottky-Dioden für die Wechselrichter des Antriebssystems zur Verfügung gestellt. In Saison 4 (2017/2018) und der nachfolgenden Saison 5 liefern wir auch die SiC-MOSFETS und schließen somit den Übergang zu einer vollständig SiC-basierten Konfiguration für die Wechselrichter ab. Im Vergleich zu den teilweise SiC-basierten Wechselrichtern aus Saison 2, ist das Volumen dieser neuen Full-SiC-Designs um 43 % geringer, und sie wiegen 6 kg weniger (Abb. 3). Das leichtere Gewicht und die geringere Größe sollten die Fahrleistung verbessern. Wir freuen uns wirklich sehr auf die Rennen!

Abbildung 3 Der Rennwagen des Venturi Formula E Teams und Vergleiche von Wechselrichtern (SiC-Leistungshalbleiter Wafer im Einsatz)

Ich denke auch, dass es wichtig ist, Spitzentechnologie dort zu präsentieren, wo sie viele Menschen erreichen kann, denn so können neue und spannende Ideen aus den Reihen von Universitäten und anderen Organisationen angeregt werden. Wechselrichter und ihre Komponente Halbleitergeräte haben eine entscheidende Rolle bei der Elektrifizierung von Fahrzeugen zu spielen, wie anhand der zuvor erwähnten Anwendung in der drahtlosen Stromversorgung deutlich wurde. Während sich die entsprechenden Systeme entwickeln, können jedoch Subsysteme wie diese leicht unterschätzt werden. Die Industrie bewegt sich zwar in Richtung engere Integration von Leistungselektronik und Maschinen wenn es um Motoren geht, dieser Trend wird aber auch bedeuten, dass die Menschen weniger Gelegenheit haben, die Wichtigkeit von Halbleitergeräten zu erfassen. Ich hoffe, dass Sie weiterhin die Vorteile neuer Technologie für Halbleitergeräte in verschiedensten Situationen aufzeigen werden.

Die Veränderungen in der Gesellschaft und technologischer Fortschritt verändern das Konzept der Mobilität auf dramatische Weise. Wir bei ROHM sind überzeugt davon, dass diese Übergangsphase uns eine Vielzahl an Chancen bietet, diesen Prozess mit der entsprechenden Technologie und den zugehörigen Produkten zu unterstützen. Wir werden uns weiterhin mit vollem Engagement unserer führenden Position im Bereich Technik in der Automobilindustrie widmen.