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Magnetics on Silicon

»Wir müssen die ­Panik aus dem Geschäft ­rausbekommen«

Würth Elektronik
Alexander Gerfer, Würth Elektronik eiSos »Beim Zusammenspiel von SiC- und GaN-Leistungshalbleitern mit Induktivitäten geht es in der Entwicklung für uns darum, dass die Wicklung selbst idealerweise in einem Lötpin endet. Das ist der Weg, den wir beschreiten.«
© Bilder: Würth Elektronik

Induktivitäten waren der Einstieg auf dem Markt der passiven Bauelemente für Würth Elektronik eiSos. Für CTO Alexander Gerfer bilden Magnetics umsatztechnisch auch in Zukunft das wichtigste Produkt­segment. Zu den Heraus­forderungen der Zukunft gehören dabei »Magnetics on Silicon«.

Markt&Technik: Herr Gerfer, die Lieferketten sind weiter äußerst angespannt. Wie stellt sich die Situation in dem für Sie wichtigsten Produktsegment, den Induktivitäten, dar?

Alexander Gerfer: Beim Thema Rohmaterial hängt man wirklich an der Lieferkette. Da geht es darum: Bekommt man genügend Kupferdraht? Werden dann wie im Zuge des jüngsten Hurrikans an der Ostküste der USA Produktionsstätten für Kunststoffe geschlossen, ist man wirklich von Lieferketten abgeschnitten. Um trotzdem die Versorgung zu sichern, gehen wir heute soweit, dass wir in Vorkasse gehen, um im Ranking der Lieferanten weiter oben zu bleiben und so unsere Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Was die reine Transportkapazität angeht, haben wir als Teil der Würth-Gruppe natürlich den Vorteil einer eigenen Logistik im Konzern. Wenn es also darum geht, irgendwo einen Container mit Würth-Produkten voll zu bekommen und dann auf die Reise zu schicken, dann schaffen wird das! Aber weil inzwischen im Thema Rohstoffe so viel Panik drin ist, so ein Druck herrscht, müssen wir wirklich inzwischen jeden Tag kämpfen.

Würth Elektronik eiSos arbeitet bei verschiedenen Produktgruppen weltweit mit Partnern zusammen. Produzieren Sie Ihre Induktivitäten ausschließlich selbst?

Ja, wir produzieren Induktivitäten in insgesamt 16 eigenen Fertigungsstätten, in Europa, Asien, aber beispielsweise auch in Mexiko selbst. Das ist derzeit eine sehr herausfordernde Aufgabe. So hat China beispielsweise in diesem Sommer im Süden des Landes wieder eine Stromreduzierung eingeführt; da gab es dann nicht jeden Tag Strom für die Produktion, dann musste das auch wieder geregelt werden. Die Herausforderungen sind derzeit einfach hochkomplex.

Wie wichtig ist das Produktsegment der Induktivitäten heute für Sie? Welchen Umsatzbeitrag erwarten Sie in diesem Jahr und wie bewerten Sie die Wachstumschancen der Induktivitäten in der Zukunft?

Aus unserer Sicht sind in diesem Bereich jährliche Wachstumsraten im deutlich zweistelligen Bereich durchaus realistisch. Getrieben wird das natürlich durch die Digitialisierung, etwa durch Phänomene wie Homeschooling und Office Supply. Diese Marktsegmente sind auch deutlich größer als der Automotive-Markt im Bereich Induktivitäten. Das ist sehr erfreulich, und wir müssen jetzt noch einiges tun, um das auch auf der Bedarfsseite im Rohstoffbereich abzubilden. Aber da bin ich sehr optimistisch! Induktivitäten waren für uns der Beginn unserer Aktivitäten im Bereich passiver Bauelemente, und Magnetics stellt für uns nach wie vor das größte Umsatzvolumen in unserem Produktspektrum dar.

Vor diesem Hintergrund – welches Umsatzvolumen erwarten Sie konkret für Würth Elektronik eiSos in diesem Geschäftsjahr? Welche Prognose geben Sie für 2022 ab?

Aktuell gehen wir davon aus, dass unser Umsatz als Würth-Elektronik-eiSos-Gruppe in diesem Jahr bei rund 850 Millionen Euro weltweit liegen wird. Ich rechne heute damit, dass wir nach dem Überschwingen der Markterholung nach 2020 weiterhin langfristig bei einem Wachstum über 10 Prozent bleiben werden. Eine konkrete Prognose für 2022 kann ich heute aber noch nicht abgeben, dazu müssen wir erst noch das Kundenverhalten im 4. Quartal dieses Jahres abwarten. Werden da massiv Lager aufgebaut oder nicht? Das hat entscheidenden Einfluss auf unsere Jahresprognose 2022.

Legt man Ihre Wachstumsrate zugrunde, dürfte Ihr Unternehmen spätestens in drei Jahren die 1-Milliarde-Euro-Umsatzgrenze überschreiten.

Auf dieses Ziel arbeiten wir seit Jahren hin. Wenn uns das früher gelingen sollte, dann gerne!

Sie sprachen die Bedeutung des Automotive-Bereichs für das Produktsegment Induktivitäten an. Wie groß ist das Potenzial, das Sie dort noch sehen?

Bei allem, was Entstördrosseln im Antriebsbereich angeht, sind wir die Nummer 1, da sind wir in jedem Auto drin. Bei anderen Dingen, wie etwa den Leistungsstufen, da müssen wir in Zukunft noch tiefer einsteigen. Da hat uns die Formel E gezeigt, was da noch machbar ist. Das beinhaltet dann nicht nur die reine Leistungsinduktivität, sondern geht dann bis zum Gate Transformer.

Leistungsinduktivitäten haben in den letzten Jahren einen wahren Boom am Markt erlebt. Worauf führen Sie diese Entwicklung vor allem zurück?

Energie muss vor Ort in der Applikation gewandelt werden, und in den letzten Jahren ist der Anspruch, das so effizient wie möglich zu tun, um ein möglichst hohes Maß an Nutzenergie zu erhalten, deutlich gestiegen. Diese Effizienzsteigerungen haben den Bedarf nach diesen hochbelastbaren Induktivitäten nach vorne getrieben. Da wird inzwischen an jedem Prozentpunkt gearbeitet, bedeutet es doch, dass ich mehr Energie in mein Netz oder meine Applikation hineinbekomme.

Würth Elektronik eiSos bedient ja in erster Linie mittelständisch geprägte Kunden. Gibt es bestimmte Induktivitäten-Klassen, die in diesem Marktsegment besonders stark nachgefragt werden?

Wir sagen immer, dass wir nicht der beste Partner für den Consumer-Bereich sind, dahinter passen wir dann wieder. Es ist vor allem die Industrieelektronik, die Medizintechnik und die Datenkommunikation, die wir mit unseren Produkten bedienen. Neben der Frage „wie klein kann ich die Induktivitäten bauen“ beschäftigt auch unsere Kernzielgruppe die Frage nach Induktivitäten mit höherer Leistung. Im Bereich Automotive geht es natürlich bei schweren Induktivitäten auch um Mission Profiles in Form von Schock und Vibrationen, die diese Bauteile aushalten müssen.

Metal Coils, Vielschicht oder gewickelt? Auf welcher Form von Induktivitäten liegt bei Würth Elektronik eiSos das Schwergewicht?

Aufgrund unserer breiten Kundenbasis können wir uns nicht nur auf eine Technologie konzentrieren. Da ist der Kunde, der im Jahr zehn Induktivitäten mit Schaltfrequenzen im GHz-Bereich benötigt, und dann ist da der Kunde, der einen hohen Bedarf etwa im Automotive-Bereich hat. Das ist nicht über eine Technologie abbildbar. Letztlich ist die Auswahl immer applikationsgetrieben. Wir beraten den Kunden natürlich, legen ihm die Vor- und Nachteile der jeweiligen Technologie, auch im Hinblick auf Temperatur- und Sättigungsverhalten der einzelnen Technologien, dar.

Thema Miniaturisierung – Sie sprachen es bereits an, die Kunden wünschen kleinere Bauteile. Sehen Sie aus heutiger Sicht Grenzen der Miniaturisierung im Bereich Induktivitäten?

Unsere kleinsten Induktivitäten bieten wir heute in der Bauform 0201 an. Auch darunter haben wir noch was, aber das ist nicht unser Hauptspektrum. Ich bin etwas skeptisch, wenn es immer darum geht, die gleiche Performance aus immer kleineren Bauteilen herauszubekommen. Man muss da die Datenblätter sehr genau lesen, um zu sehen, was der Hersteller da vorausgesetzt hat. Ein Schlüssel, nicht nur bei weiteren Miniaturisierungsanstrengungen, ist da ganz klar die Entwärmung der Bauelemente, denn ohne das geht es nicht!

Im Leistungshalbleiter-Bereich gewinnen in den letzten Jahren Wide-Bandgap-Materialien wie SiC und GaN immer mehr an Bedeutung. Welche Herausforderungen sind mit den hohen Schaltfrequenzen dieser Bauteile für Induktivitäten verbunden?

Hier sind die Metal Alloys als Kernmaterialien gefordert, und das Thema Wicklungen. Wie bekomme ich die Wicklung so optimiert, dass wenig DC-, aber noch wichtiger wenig AC-Widerstand entsteht? Im Prinzip geht es darum, sehr hohe Induktivität, mit Null DCR und maximalem Strom zu kombinieren. Diesem Ziel kann man sich nur über Versuchsschaltungen annähern. Da müssen die Entwickler wirklich Zeit investieren, aber da werden wir auch von den Halbleiterherstellern sehr gut unterstützt.

Müssen sich im Zusammenspiel mit ­Wide-Bandgap-Leistungshalbleitern auch die Induktivitäten im Hinblick auf Aufbau- und Verbindungstechnik weiterentwickeln?

Je weniger Produktionsschritte da sind, um so besser. Je näher ich die Wicklung, wenn sie in ihrer Form entsteht, auf ihren Kontaktpunkt bringe, um so besser! Um so zuverlässiger wird das Design, um so weniger Schwachstellen gibt es. Ziel sollte es sein, dass die Wicklung in einem Lötpin endet. Die Wicklung selber schon als Pinning zu haben, das, würde ich sagen, ist der Weg, wo es hingeht.

Wie sehen Sie die Technologie des Embedding von passiven Bauelementen in die Leiterplatte oder in Chipgehäuse? Wird das einer der Trends der Zukunft sein?

Wir sind da seit über acht Jahren dran, und da geht es um „Magnetics on Silicon“. Wir sind da jetzt auf einem guten Weg, dass wir einen hochintegrierten Schaltregler mit Magnetics on Silicon bringen können, da geht es dann auch um Schaltfrequenzen bis 20 GHz. Das ist eine Kooperation mit Globalfoundries, und wir sind bei diesem Projekt schon sehr weit in Richtung unseres Ziels fortgeschritten.

Sie nannten gerade Globalfoundries, Sie arbeiten auch mit Texas Instruments seit Jahren eng zusammen. Wollen Sie die Zusammenarbeit mit Halbleiterherstellern in Zukunft noch weiter ausbauen?

Wir arbeiten mit vielen Halbleiterherstellern zusammen, wenn es um Referenzdesigns geht; wir wollen dort niemanden ausschließen, das gilt vor allem auch in herausfordernden Zeiten wie diesen. Es muss halt, ganz einfach gesagt, zusammenpassen. Das macht es für den Entwickler beim Kunden einfacher. Da stimmen dann schon mal die Eckdaten, und wenn er das Referenzdesign nicht in seine Applikation übernehmen kann, dann hat er da die Basis, um das Design für seine Bedürfnisse zu optimieren.

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