Rohm Semiconductor Subsysteme für IoT und Leistungselektronik

Nachbau des Venturi-Formel E-cars, der die 
FIA-Formel-E-Serie für Einsitzer-Rennwagen 
mit vollelektrischem Antriebsstrang bestreitet. 
Der Venturi VM200-FE-01 ist mit der von Rohm 
hergestellten SiC-Technologie ausgerüstet. 
Die SiC-Komponenten verbessern die Leistung 
des Antriebsstrangs im Venturi-Auto 
durch den besseren thermischen Wirkungsgrad 
und die optimierte Schaltgeschwindigkeit deutlich.
Nachbau des Venturi-Formel E-cars, der die FIA-Formel-E-Serie für Einsitzer-Rennwagen mit vollelektrischem Antriebsstrang bestreitet.Der Venturi VM200-FE-01 ist mit der von Rohm hergestellten SiC-Technologie ausgerüstet.

Mit der Kombination aus großer Fertigungstiefe und den strategischen Übernahmen der vergangenen Jahre sieht sich Rohm gut positioniert, um in IoT und der Leistungselektronik über Plattformkonzepte und Partnerschaften schneller als der Markt wachsen zu können.

Seeing is believing«, sagt Kazuhide Ino, General Manager der SiC Power Device Production Division von Rohm Semiconductor stolz mit Blick auf das FormelE-Rennauto, in dem die Leistungshalbleiter aus Siliziumkarbid von Rohm verbaut sind. Der Nachbau des Venturi-Formel E-cars, der die FIA-Formel-E-Serie für Einsitzer-Rennwagen mit vollelektrischem Antriebsstrang bestreitet, war auf dem Messestand von Rohm auf der Hannover Messe zu bestaunen. Der Venturi VM200-FE-01 ist mit SiC-Komponenten von Rohm ausgestattet, die die Leistung des Antriebsstrangs durch ihren besseren thermischen Wirkungsgrad und die optimierte Schaltgeschwindigkeiten deutlich verbessern.

»Damit zeigen wir der Automobilindustrie, welches Potenzial in diesen Bauelementen steckt. Mit ihnen steigt nicht nur die Effizienz, sondern das Gewicht der Fahrzeuge reduziert sich deutlich. Das gilt natürlich nicht nur für Rennautos.« Und das ist noch nicht alles: Weil es der Einsatz von Bauelementen aus SiC erlaubt, neue Batterietypen in Autos zu verwenden, werde sich auch die Reichweite der so ausgestatteten Elektrofahrzeuge steigern.

So hat Rohm auf der PCIM in Nürnberg in diesem Jahr das neuste SiC-Power-Modul vom Typ BSM180D12P3C007 demonstriert, das auf 1200 V / 180 A ausgelegt ist. Es enthält in Massenproduktion hergestellte SiC-MOSFETs mit Trench-Struktur und eingebaute SiC-Schottky-Barrier-Dioden. Auf Basis der UMOS-Struktur erzielt das neue Modul 77 Prozent geringere Schaltverluste als herkömmliche IGBT-Module und 42 Prozent geringere Schaltverluste als SiC-Module mit SiC-DMOS-Struktur. Daies ermöglicht nicht nur Hochfrequenzbetrieb, sondern trägt auch zu kleineren Kühlsystemen und peripheren Komponenten bei, was wiederum größere Energieeinsparungen und kleinere Endprodukte zur Folge hat.

Zwar gibt Kazuhide Ino zu, dass der Markt für die SiC-Halbleiter heute noch relativ klein ist, doch das werde sich schnell ändern, denn die Vorteile sprächen für sich: Den Wirkungsgrad zu erhöhen, aufwändige Kühlsysteme bescheiden zu können, das Gewicht zu reduzieren und CO2-Emnissionen verringern zu können – all dies werde zu einer stark steigenden Bedarf nach der neuen Technik in den kommenden Jahren führen. Und das nicht nur aus den Reihen der Automobilhersteller. SiC werden nach den Worten von Kazuhide Ino ganz neue Generationen sparsamer Elektromotoren ermöglichen, ob sie nun in der Industrie im Allgemeinen, in Autos oder in der  Bahntechnik Einsatz finden.

Der SiC-Markt legt jetzt los

Kazuhide Ino schätzt, dass Rohm mit den SiC-Komponenten zwischen 15 und 20 Prozent des gesamten Power-Marktes adressieren kann. Das entspräche dann bis 2021/22 rund 1 Mrd. Dollar. Und dies sei eine konservative Prognose, andere Marktforscher gingen sogar schon von bis zu 2 Mrd. Dollar aus.

Wie dem auch sei: Rohm sieht sich für den Nachfrage-Boom gut gerüstet. Technologisch sieht Ino Rohm weltweit an der Spitze, und das Unternehmen zeichne sich gegenüber den Wettbewerbern um eine Besonderheit aus: »Wir haben die komplette Wertschöpfungskette im Haus.« Damit habe Rohm auch die volle Kontrolle über die Qualität, was etwa für die Automobilindustrie sehr wichtig sei.

Außerdem kann Rohm mit seinem breiten Produktspektrum alle weiteren Komponenten liefern, die erforderlich sind, um komplette Power-Subsysteme aufzubauen. Denn erst in der richtigen Kombination mit weiteren auf diese Anwendungen zugeschnittenen und im eigenen Haus gefertigten aktiven und passiven Bauelementen können die SiC-Komponenten ihr volles Potenzial ausspielen. »Deshalb ist es so wichtig für die Anwender, alles aus einer Hand bekommen zu können«, erklärt Kazuhide Ino.

Und deshalb verfolgt Rohm seit 2008 die Strategie, nicht nur organisch zu wachsen, sondern gezielt Firmen zuzukaufen. Der erste große Schritt war die Übernahme von Oki, über die sich Rohm Zugang zu Hochvolt- und Mixed-Signal-Prozessen sowie Packaging-Techniken verschafft hat. Im Jahr 2010 übernahm Rohm den SiC-Spezialisten SiCrystal in Nürnberg, in deren Fab heute ein Großteil der SiC-Komponenten gefertigt wird. »Jetzt sind wir gut aufgestellt, um komplette Subsysteme für die Ansteuerung von Elektromotoren entwickeln und liefern zu können. Das ist ein wichtiges Element unserer Strategie, in neue Märkte vorzudringen«, erklärt Kazuhide Ino.

Fokus auf IoT-Subsysteme

Für den IoT-Markt hat sich Rohm ebenfalls durch Übernahmen fit gemacht: 2009 übernahm Rohm die amerikanische Kionox, Hersteller von MEMS-Beschleunigungssensoren. Das war der Ausgangspunkt, um komplette Sensorplattformen entwickeln zu können, die neben den Sensoren auch die Controller, die Power-Management-Systeme und die Funkeinheiten für die drahtlose Kommunikation umfassen. Jetzt verfügt Rohm über ein weites Spektrum vpon Sensortechniken: Von Halleffekt-, Temperatur-, Umgebungslicht-, Gyro- und Beschleunigungs-Sensoren bis zu Sensoren, die Infrarot-, ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen erfassen können. Damit adressiert Rohm einen weiten Bereich an Anwendungen von der Industrie bis zur Medizintechnik und künftig auch Automotive.

Im vergangenen Jahr schließlich übernahm Rohm die irische Firma PowerVision, die sich auf  die Entwicklung von digitalem Power-Management spezialisier hat. Diese Technik passt laut Kazuhide Ino sehr gut zu der Stärke von Rohm im Bereich der analogen Techniken und komplettiert das Angebot sowohl in den IoT- als auch in den Power-Plattformen. Hier ist Rohm bereits Partnerschaften mit Prozessorherstellern wie Intel, Freescale und Renesas eingegangen. »Das zeigt deutlich, wie sich Rohm über die letzten Jahre gewandelt hat«, sagt Kazuhide Ino. »Wir wollen nicht mehr nur Bauelemente liefern, sondern komplette plattformbasierte Subsysteme, die den Anwendern das Leben leichter machen. Partnerschaften werden künftig eine erhebliche Rolle spielen.« Damit sieht er Rohm insgesamt gut positioniert, um in den kommenden Jahren über dem Durchschnitt des Marktes zu wachsen. »Schneller als der Durchschnittsmarkt zu wachsen, das ist schließlich unsere Pflicht«, so Kazuhide Ino.