"Social Device" Special Interview - 2-2

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抑制能源消耗實現可持續社會 憑借高效率化和小型化技術做貢獻

在抑制能源消耗的同時,追求所有工序的高效率,從而實現可持續發展社會。這是全世界面臨的重大課題之一。解決這個課題時,電子元器件以及采用電子元器件的機電一體化技術能發揮什么作用呢?積極開展新一代功率半導體業務的羅姆公司離散模塊生產本部本部長東克己,與致力于通過機電一體化技術及電力轉換技術解決少子老齡化問題和能源問題的安川電機開發研究所所長野田幸之輔就此展開了討論。

野田
安川電機:野田幸之輔
執行董事、技術開發本部開發研究所所長

安川電機在2000年就提出了"2015年愿景",為迎來創業100周年的2015年明確了業務方向。愿景中提出了解決發達國家的少子老齡化和環境能源等目前日益突出的全球規模社會問題的思路。具體來說就是,公司要向"人類支援機器人"和"環境能源"這兩個新領域擴展業務,在這些領域應用本公司的核心技術,來解決社會性問題。

羅姆自1958年創業以來,一直秉承著貢獻社會的理念在開展業務。我們在創業之初提出的"企業目標"是,始終堅持品質第一,通過持續、大量地提供優質商品,為文化的進步向上貢獻一己之力。

羅姆剛剛創業時的主力產品是電阻器,而現在則把"功率器件戰略"、"光學器件戰略"、"LSI協同戰略"和"傳感器網絡戰略"作為四大增長引擎,發起了很多新挑戰。比如開發新一代產品、推進新業務等。為了向社會貢獻一己之力,我們開發了以節能、小型化、安全、舒適等為關鍵字的產品,源源不斷地提供給市場,可以說這是我們的一大使命。

憑借核心技術貢獻社會

請您詳細介紹一下剛剛提到的安川電機的新業務。

野田

在人類支援機器人業務領域,我們以工業機器人技術為基礎,開發出了可與人共同存在、可以在人的周圍工作、能為人提供幫助的機器人。目標是通過這類機器人開拓人周邊環境用途的機器人市場。目前主要致力于以康復訓練和護理為中心的輔助機器人,以及面向生物醫學領域的機器人業務(圖1)。

在環境能源業務領域,我們開發出了可推進節能以及有效利用太陽能和風力等可再生能源的電力轉換裝置。正從節能和創能兩方面開展業務。除此之外,作為解決環境問題的方法之一,我們還在開發今后有望普及的EV(純電動汽車)的驅動系統。

支撐這兩個新業務領域的核心技術是長期以來在工業設備領域所積累的伺服機構、控制器和逆變器技術。

圖1:生物醫學領域的機器人

羅姆通過迅速及時地提供符合各設備廠商需求的半導體產品,為很多領域推進節能化、小型化及省資源化都做出了貢獻。

比如,羅姆正在積極開發電子產品的小型化所不可或缺的產品。我們把采用羅姆自主開發的新技術實現了小型化、并擁有令人吃驚的尺寸精度的全球最小部件系列命名為RASMID?,率先推出了芯片尺寸為0.4mm×0.2mm的肖特基勢壘二極管及尺寸為0.3mm×0.15mm的貼片電阻器等全球最小尺寸的產品。采用這些部件能夠削減電子產品的體積,在提高消費者使用便利性的同時,還能減少電子產品需要使用的材料。

在采用新一代材料SiC(碳化硅)的功率半導體方面,我們全球率先量產了MOSFET和全SiC功率模塊等,引領著行業的發展(圖2)。SiC與以往采用Si(硅)的功率半導體相比,工作時產生的電力損失較小。換句話說,可以大幅削減電子產品工作時的耗電量。另外,SiC的耐熱性也非常出色,可以省去散熱部件,還有助于簡化產品設計。

圖2:采用新一代材料的功率半導體

加速先進技術的普及

野田

小型輕量化在輔助機器人上也非常重要。因為實現小型輕量化后可以擴大用途,而且減少材料用量還有助于節省資源。

節省資源和節能現在已經是家喻戶曉的社會課題。尤其是在東日本大地震以后,這些問題更加受到重視。在另一個新業務領域——環境能源相關的技術開發中,節省資源和節能也是重要的課題。對此,我們計劃應用在馬達驅動器的開發中所積累的高效率化技術和經驗。

羅姆:東克己
董事、離散模塊生產本部本部長

關于高效率化,我想今后仍然有很多事情要做。比如,在照明等領域有助于節能的LED的發光效率還可以繼續提高。如果能提高發光效率,就可以進一步推進節能。

DC-DC轉換器等電源有用途各異的很多種產品,其中一部分的轉換效率已經達到90%多。不過,轉換效率沒達到這個水平的產品也不少。如果能改善這些電源的特性,就有望大幅削減社會整體的耗電量。在這方面,我們積極開發的、采用SiC的新一代功率半導體能大顯身手。

目前,采用新一代材料的功率半導體與采用Si的傳統功率半導體相比,價格還較高,因此只得到了部分產品的使用。不過,隨著價格的降低,用途肯定會擴大。羅姆也在推進提高新一代功率半導體生產效率的技術開發和研究,比如晶圓材料的大口徑化等。我認為,在不久的將來,新一代功率半導體將一舉普及。

野田

新技術在初期,價格高是不可避免的。不過,如果能發現非這種技術不可的用途,即使價格稍高,用戶也會購買。尋找到這種用途后,就能盡快形成市場。

其實,安川電機有過這種經歷。本公司曾憑借電動式產品涉足了工業機器人市場,但當時市場的主流還是油壓式機器人。油壓裝置需要復雜的配管,而且要使用油,裝置周邊比較容易臟。很顯然,沒有這種擔憂的電動式比油壓式更有利。但是,當時由于控制精度還不夠高,而且價格也比較貴等原因,電動式機器人的用戶遲遲沒有增加。后來,焊接汽車部件使用的弧焊機器人改變了這種情況?;『笝C器人率先采用電動式。因為在這道工序,電動式有幾點絕對有利的優勢。從此,電動式機器人的市場一舉實現了擴大。

與用戶的合作會加快普及速度

確實,新一代功率半導體可能也會遇到相同的情況。新一代功率半導體具備優異的特性,這已經是很多技術人員都知道的事實。即使價格高,但只要發現唯有新一代功率半導體才能實現的用途,市場就應該會擴大。需求增加后,產量也會隨之增加,通過量產效應估計能降低產品價格。這樣的話,需求就會進一步擴大,有望實現良性循環。

野田

安川電機也作為用戶在研究采用SiC或GaN的新一代功率半導體。例如在環境能源領域,推進了馬達驅動系統以及采用可再生能源的發電系統的光伏逆變器的高效率化。我們還在開發EV配備的高效率驅動系統,把新一代功率半導體定位為實現該系統的關鍵器件。2011年安川電機在業界率先開發出了采用SiC的電動汽車用高效率馬達驅動系統"SiC-QMET"。

要想最大限度發揮出最尖端器件的特性,并盡快應用于實際,不能只單方面從器件供應商那里獲取信息,供應商與用戶之間共享課題,并為解決問題而攜手合作這一點至關重要。因此,我們也在努力提高自身的器件技術和經驗的水平。

羅姆以研究開發部門為中心,追求功率半導體的高效率化和小型化,實現性能優異的器件。而負責產品化的部門為了讓客戶盡快用上有助于解決社會課題的先進半導體器件,也在不懈地努力。例如,在整個制造過程避免浪費、始終設法做到極簡。

最近,我們從負責研究開發、LSI商品開發和功率半導體的部門分別抽調人員,成立了負責IPM(智能功率模塊)開發的新部門。通過實現功率半導體和驅動LSI的模塊化,我們的客戶可以采用模塊來高效設計電路。我們希望通過這些新舉措所催生的半導體器件,能夠增加為解決社會課題做貢獻的機會。

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2017

電動化汽車不遠的未來 核心突破引領技術發展 「貢獻“高效化”屬于企業責任 技術人員支持及革新技術可成為巨大助力 開拓制造業新時代的IoT 革新技術促進了自動化與IT的融合

開創新社會的尖端技術

2016

促進社會變革的自動駕駛技術 電子元器件的進化推動加速普及 迎來實踐階段的工業物聯網 展開超越現有框架的合作不可或缺 高度發展的消費類設備開發 改變意識開創新局 高效化的技術推動創造新社會的新產業革命

從尖端技術展望新社會

2015

IoT悄悄掀起社會大變革 勇于挑戰才能敲開新市場大門 改變產業和生活的IoT 傳感技術的進化推動加速普及

開創未來社會的革新技術

2014

共同進化的汽車與電子技術 先進技術的融合帶來社會變革 抑制能源消耗實現可持續社會 憑借高效率化和小型化技術做貢獻 憑借信息通信技術進步的日本農業 超越傳統框架的合作推動革新

技術開拓新社會

2013

強化企業的社會意識 穩步推進社會基礎設施的技術革新 在建筑業推進高級能源管理 無需電池的無線通信技術將成解決方案之一 醫療器械挑戰世界性課題 新一代半導體為技術革新做貢獻