【導(dǎo)讀】在3系列的第2回中，我們介紹了在技術(shù)開發(fā)方面領(lǐng)先世界，市場占有率50%的村田制作所（以下簡稱村田）支撐車載多層陶瓷電容器（MLC）優(yōu)勢的技術(shù)和生產(chǎn)體制。此外，針對CASE潮流的4個要素，介紹了隨著聯(lián)網(wǎng)（C）和自動化（A）的進(jìn)展，車載MLCC的開發(fā)方向。在系列第3回中，我們將聽取剩余的兩個要素，即分享與服務(wù)（S）和電動化（E）的相關(guān)開發(fā)動向，以及在汽車行業(yè)的供應(yīng)鏈不斷變化的情形下先于需求進(jìn)行技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)時的對策。
共享（sharing）功能有可能使得汽車工作時間大幅延長
――接下來，對于CASE的“S”、即共享和服務(wù)，對MLCC的需求會有怎樣的變化呢。
在汽車行業(yè)，人們期待著能利用4級以上的自動駕駛車來實現(xiàn)共享和服務(wù)。出于這樣的用途，到現(xiàn)在為止假設(shè)1天工作4小時的汽車工作時間有可能會延長到最大24小時。這可以說是相當(dāng)殘酷的使用狀況。那個時候，MLCC也會被要求有更高的可靠性。
但是目前客戶還沒有提出具體的要求。這一點對于產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)來說是很重要的，所以我們將持續(xù)關(guān)注其動向。
――在長時間連續(xù)運行的汽車上使用的MLCC，是否有必要進(jìn)行設(shè)備本身的重新開發(fā)？
從設(shè)計本身來說，有可能采用比現(xiàn)在更保守的設(shè)計來提高品質(zhì)。如果既要提高質(zhì)量又要實現(xiàn)小型、大容量，就需要投入新技術(shù)，技術(shù)難度也會提高。
需要應(yīng)對品質(zhì)和可靠性要求變化的，不僅僅是MLCC，半導(dǎo)體和機(jī)械零件也是一樣的。在整個汽車行業(yè)，都要考慮能夠?qū)崿F(xiàn)共享功能的汽車所要求的技術(shù)趨勢會如何變化，要在與各種部件的進(jìn)化保持步調(diào)一致的同時采取應(yīng)對策略。
以提高電動汽車的使用方便性、匹配800V電池為目標(biāo)
――那么，CASE中的“E”，即電動化方面有什么樣的需求變化呢？隨著混合動力車（HEV）的普及，我們似乎可以看到相當(dāng)明確的路線。
電動化方面，HEV、電動汽車（BEV）、燃料電池車（FCIV）等各種各樣的形式同時推進(jìn)，最終會以BEV為中心進(jìn)行電動化整合。那時，我們面臨的課題是延長續(xù)航距離。為了延長續(xù)航距離，需要搭載大容量電池，但是如果單純擴(kuò)大容量的話，充電時間就會變長，汽車的使用會變得不方便。因此，如何在短時間內(nèi)給大容量電池充電將成為技術(shù)開發(fā)的焦點。
目前，作為解決這個問題的方案，電池電壓高壓化（圖1）的做法受到關(guān)注。現(xiàn)在的電壓一般是400～500V，但是已經(jīng)出現(xiàn)將其提高到800V以上的做法。部分高級車已經(jīng)實際配置800V電池。為了適應(yīng)電池的高電壓化，MLCC需要在維持高品質(zhì)的同時提高耐壓性。
圖1：以縮短大容量電池充電時間為目標(biāo)的電池高電壓化
――應(yīng)對800V電壓，這是沒有先例的領(lǐng)域吧？
目前，村田可以將1kV耐壓品以車載品質(zhì)投入市場。雖然這樣直接就能在一些場合使用，但是為了提高安全性和可靠性，有必要進(jìn)一步加大電壓容限。實際上，客戶已經(jīng)提出了應(yīng)對1.5kV～2kV的要求。應(yīng)對這樣的要求將是我們的課題。
――以歐洲為中心，48V電源的混合動力車正在普及。在應(yīng)對這個動向時，會出現(xiàn)新的技術(shù)需求嗎？
對于48V汽車，我們目前已有的先進(jìn)的耐壓100V、小型、大容量產(chǎn)品就可以充分應(yīng)對。但是，有客戶要求減少使用數(shù)量，所以我們將推進(jìn)大容量化來滿足這個要求。
隨著E/E架構(gòu)的更新，沒有出現(xiàn)大的需求變化
――在CASE潮流下，由于車載網(wǎng)絡(luò)的Ethernet（以太網(wǎng)）化等，E/E架構(gòu)*1在不斷更新。這個動向會改變對MLCC的需求嗎？
我認(rèn)為即使E/E架構(gòu)發(fā)生變化，對MLCC的要求也不會改變。受此變化影響最大的是，由于網(wǎng)絡(luò)高速化、技術(shù)難度提高的靜噪共模扼流線圈*2之類的電感系統(tǒng)的被動部件。
*1 E/E架構(gòu)是指決定在車載網(wǎng)絡(luò)上如何配置構(gòu)成車載系統(tǒng)的各種功能時的設(shè)計思路。E/E是Electrical/Electronic的縮寫，是電氣/電子的意思。以前，ECU（電子控制單元：Electronic Control Unit）與作為其控制對象的每個電器連接，各個ECU之間通過車載網(wǎng)絡(luò)連接。今后，預(yù)計會更多地采用對控制系統(tǒng)、車體系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等按用途進(jìn)行整理，將處理對象和ECU配置于適當(dāng)位置的“域架構(gòu)（domain architecture）”。另外，也有很多汽車制造商在討論在將來改用被稱為“區(qū)域架構(gòu)（zone architecture）”的模式，也就是在中央放置高性能計算機(jī)，對分散的ECU處理能力加以集成。
*2 共模扼流圈是在不影響信號的前提下，去除差分傳輸、平衡傳輸、電源、音頻線所造成的共模噪聲的濾波器。
如果非要說MLCC的變化，那就是由于車載網(wǎng)絡(luò)的多樣化，搭載的應(yīng)用數(shù)量增加，MLCC的使用量有可能增加。另外，如果采用E/E架構(gòu)的最終形態(tài)，也就是在中央搭載高性能計算機(jī)并對分散的控制處理加以整合的“區(qū)域架構(gòu)”，會出現(xiàn)我們在講自動化帶來的需求變化時提到的大功率電源相關(guān)的需求。但是，關(guān)于區(qū)域架構(gòu)的采用，目前各汽車制造商的看法有所不同，因此我們將繼續(xù)關(guān)注今后的動向。對于目前正在開發(fā)的新型車所采用的“域架構(gòu)”，能夠搭載到自動駕駛車上的MLCC就可以充分應(yīng)對。
結(jié)合汽車供應(yīng)鏈的變化來探索需求
――隨著CASE潮流的進(jìn)一步發(fā)展，今后村田在車載MLCC方面會進(jìn)行怎樣的技術(shù)開發(fā)呢？
車載MLCC以率先進(jìn)行小型、大容量化的民用設(shè)備的技術(shù)為基礎(chǔ)，著眼于車載需求不斷進(jìn)步。與民用設(shè)備相比，應(yīng)用時間后推5年到10年，我們的目標(biāo)是以車載等級生產(chǎn)同尺寸、同容量的產(chǎn)品（圖2）。在維持可靠性的同時也會推進(jìn)低ESL化和封裝用薄型產(chǎn)品的開發(fā)。但是，面向民生設(shè)備的低壓產(chǎn)品比較多，而車載對中高壓產(chǎn)品也有較大需求。在這一點上，我們有必要先行進(jìn)行車載專用高耐壓技術(shù)的開發(fā)。
圖2：民生設(shè)備與車載MLCC不同尺寸產(chǎn)品占比的變化
如前所述，這樣的技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)是在抓住客戶需求的同時描繪路線圖的基礎(chǔ)上展開的。但是近年來，決定汽車供應(yīng)鏈，換言之，決定汽車技術(shù)開發(fā)方向的客戶已經(jīng)發(fā)生變化，為了把握需求，應(yīng)該關(guān)注的目標(biāo)也在復(fù)雜化。
過去，每個OEM的系列供應(yīng)商基本上都是固定的。但是，現(xiàn)在出現(xiàn)了不委托一級供應(yīng)商進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，而由OEM自行設(shè)計的情況。我們要看清楚未來的車載系統(tǒng)規(guī)格是由誰決定的，盡早將需求和村田的技術(shù)開發(fā)進(jìn)行磨合。另外，還要關(guān)注向OEM和一級供應(yīng)商提供技術(shù)方案的IC制造商的動向。
――的確是這樣，對需求的調(diào)查也要結(jié)合時代變化，要講求戰(zhàn)術(shù)。
村田在橫浜事務(wù)所設(shè)置了應(yīng)用開發(fā)隊伍，為生產(chǎn)車載系統(tǒng)的客戶提供MLCC應(yīng)用的開發(fā)和建議。同時，這里還可接受客戶委托提供對客戶的基板設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化的評價、建議，以及對EMI噪聲的評價服務(wù)。但是，單憑村田的一已之力，并不能對客戶開發(fā)的各個車載系統(tǒng)做出與其特征相符的評價。我們會與客戶的設(shè)計師磨合，對試產(chǎn)階段的系統(tǒng)進(jìn)行評價，并提出解決技術(shù)課題、削減零部件使用量、進(jìn)一步提高效率的解決方案。
2021年，我們計劃在橫浜市未來港設(shè)立創(chuàng)新中心，在那里投入一臺整車，創(chuàng)設(shè)一個可以測量EMI和通信噪聲的站點。今后，我們還將致力于這種能夠增進(jìn)與客戶接觸的活動。
目前，參與車載MLCC競爭的企業(yè)確實很少，但是如果電動化和自動駕駛?cè)〉眠M(jìn)展，中國企業(yè)和新興企業(yè)也可能會加入和加劇競爭。今后，我們?nèi)詫⒛_踏實地，以高可靠性為目標(biāo)。
車載MLCC以率先進(jìn)行小型、大容量化的民用設(shè)備的技術(shù)為基礎(chǔ)，著眼于車載需求不斷進(jìn)步。主要是在保持可靠性的同時，進(jìn)一步提升小型化、大容量化、高耐壓化、薄型化、低ESL化等。
另一方面，在供應(yīng)鏈復(fù)雜化的過程中，過去的客戶有所改變，設(shè)計的重點有時也會轉(zhuǎn)移到OEM，因此我們要明確供應(yīng)鏈，看準(zhǔn)以O(shè)EM為首的供應(yīng)鏈中的客戶（特別是設(shè)計），正確把握VOC，從計階段進(jìn)行磨合。這對于新產(chǎn)品及時投放市場是很重要的。
順應(yīng)CASE潮流的車載MLCC前景廣闊
村田的MLCC在幕后默默支持著汽車行業(yè)百年一遇的大變革，是不可或缺的配角。MLCC的技術(shù)要求非常高，在汽車中使用量也很龐大。村田擁有從材料到產(chǎn)品一條龍生產(chǎn)，并根據(jù)CASE潮流及時提出合適的解決方案的能力，正因如此，才能生產(chǎn)出先進(jìn)的車載MLCC元件。今后，隨著車載系統(tǒng)和車載半導(dǎo)體的發(fā)展，村田也會切實地發(fā)展進(jìn)步。
兼具高品質(zhì)、可靠性和小型、大容量的車載MLCC，今后還有望在汽車以外的領(lǐng)域擴(kuò)大應(yīng)用。現(xiàn)在，很多企業(yè)在挑戰(zhàn)與人共存的機(jī)器人的開發(fā)，致力于開拓新市場。同時，應(yīng)用汽車領(lǐng)域培育的自動化、電動化，聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，無人操作的小型農(nóng)機(jī)和建筑設(shè)備、產(chǎn)業(yè)用無人機(jī)，宅急送和外賣行業(yè)使用的小型移動工具等的開發(fā)也在進(jìn)行中。車載MLCC業(yè)已形成廣闊的市場，在不久的將來可能還會有更大的飛躍。村田的車載MLCC的進(jìn)步及其應(yīng)用的擴(kuò)大將倍受關(guān)注。
左為市場營銷經(jīng)理吉田智司，右為市場營銷高級經(jīng)理吉田高裕
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