作者:电子创新网张国斌
1944年,一位叫村田昭的瓷二代(工艺陶瓷传人)因看了一篇京都大学教授写的陶瓷电容文章后受到启发,与其父进行了一场有关业务扩展的探讨,他父亲认为如果以价格战来扩大事业,降低利益势必会给同行业添麻烦,二人最后达成共识:那就是如果想要扩大事业,只能够做不给同行企业添麻烦的产品,也就是做全新的、此前没有人做的陶瓷产品。
于是,村田昭便以“不给同行业添麻烦”的产品创新为初心,确认了村田制作所开发产品的原点。基于这个原点,村田制作所坚持做电子行业的创新者,不断磨砺研发技术。
由此,1944年,村田制作所在京都市中京区创立,在150平方米小工厂里开始生产氧化钛陶瓷电容器,主要应用于外差式收音机。
这就是最早的拒绝内卷,转而创新的例子。
其实在我们所用的任何电子产品中,几乎都有村田电容器的影子,小到手机耳机大到洗衣机、电视机、服务器、5G基站、卫星、汽车等。
经过多年发展,村田也从最初的小作坊成长为全球MLCC龙头,在产业链布局方面,村田的业务包含电容器、压电产品、其他元器件和模块四大板块。其中,电容器是公司最核心的业务,村田公司在MLCC市场份额很高,在今后有望实现增长的汽车市场所占的份额也很高。
随着汽车智能化和电动化的发展,对多层陶瓷电容器(MLCC)的需求迅速增长。智能汽车、尤其是电动汽车,内部需要数以万计的MLCC用于高级驾驶辅助系统(ADAS)、电池管理系统(BMS)和车载控制模块等。预计全球汽车用MLCC的需求将从2022年的0.4万亿颗增长到2025年的0.68万亿颗,年复合增长率为20%。电动汽车对MLCC的需求尤为突出,2022至2025年间,电动车领域的MLCC需求预计将增长到0.42万亿颗,年增长率达37%,
而这种增长主要由高可靠性和高性能的电容器需求推动,特别是在承受高温高压环境下的耐用性要求更为严格,面对强大的需求市场,村田也在稳步扩大产能,满足市场需求。
近日,村田电子贸易(上海)有限公司 计算市场(Computing)营业部营业二科销售经理罗杰在接受电子创新网等媒体专访时表示:“村田的电容产品涵盖了陶瓷电容器、高分子铝电解电容器、微调电容器、单层微片电容器、可变电容器等,而目前汽车电子是村田MLCC要扩张市场的重点。汽车对MLCC的需求与日俱增,从其品类来看,甚至可被称为‘MLCC的博物馆’。”
他表示MLCC几乎涵盖车载所有应用,从EPS、BMS、OBC到逆变器、引擎ECU、汽车照明、汽车ADAS、汽车雷达,汽车TPMS等等都需要MLCC。
他指出汽车MLCC支撑车载电路的稳定工作,是确保安全性与可靠性的关键,目前,无人驾驶和电动汽车的普及的加快加大了MLCC的需求量,如下图所示,电动汽车环境管制起到推动作用,而无人驾驶级别的提升也增大了对车载MLCC以及MLCC容量的需求。
那智能手机用MLCC与车载用MLCC有何不同?罗杰表示汽车级产品需要更先进的技术和严格的生产体系来提高质量,此外在产品设计、工序设计、分析能力和工序管理都有严格的要求。
他表示村田利用一条龙生产优势,从材料开始融入车载品质,确保了产品的高品质和高可靠性。
据悉,村田制作所的MLCC陶瓷材料生产具有全球化的供应链,但其核心的高端陶瓷材料主要依赖于日本本土生产。日本在高纯度陶瓷粉体技术方面拥有强大的优势,尤其是用于多层陶瓷电容器(MLCC)生产的钛酸钡等关键原料。村田在日本国内拥有先进的陶瓷粉末生产基地,这些基地能够制造出高品质的陶瓷材料,确保其MLCC产品的稳定性和高性能。
不过,他表示为了应对全球需求的增长,村田也在不断扩展全球生产网络,村田会根据市场需求建立稳定的供应机制,每年产能增加10%左右,村田在中国无锡也设有MLCC生产工厂。
据介绍,村田车载用MLCC是以位于岛根县出云市的出云村田制作所为母工厂进行生产的。该工厂创立于1983年,已经取得了汽车产业品质管理体系标准IATF 16949认证。无论产品销往国内还是国外,先进产品都在这里生产。另外,2011年在马尼拉郊区创建的菲律宾工厂也以生产车载产品为主。那里生产的是面向大众消费市场的通用型产品。
除此之外,福井村田制作所和新加坡村田也建立了可以生产车载产品的体制。从业务持续计划(BCP)的观点出发,这些工厂将在出云村田制作所和菲律宾工厂无法生产的时候取代它们,以维持稳定生产体制,完成供给任务。我们的多家工厂均已受到顾客认可,正在致力于在全球范围内优化供应体制。
几款村田车载电容新品
他还介绍了几款车载电容新品,一个是面向消耗大电力的自动驾驶系统电源的MLCC。
这是因为为了实现高度自动驾驶功能,需要对配置在汽车各个部位的多种传感器收集到的大量数据进行处理。处理这些数据的高性能CPU和FPGA等会比以往搭载在汽车上的ECU消耗更大的电力。
在向计算机提供大电力的电源系统的控制电路中,为了使控制IC正常工作,需要使用向其提供所需电荷的大容量MLCC。随着CPU等消耗的电流量的增加等,电源电路中使用的MLCC将会向大容量化和使用数量增加的方向发展。
此外,为了提高安全性,确保电源电路发生故障时自动驾驶功能不会中断,还存在电源电路冗长化的倾向,这也是MLCC使用数量增加的重要原因。因此,小型、大容量的MLCC,以及可减少控制IC周边使用的MLCC数量的具有低电感(低ESL*5)特性的MLCC的需求将会增加。正因为自动驾驶功能是控制车辆运行的重要环节,所以必须拥有高度可靠性的车载级别应用程序。
另外就是延长LiDAR的检测距离与提高测量分辨率的硅电容!
随着自动驾驶与独立行驶等技术的发展,需要用到高性能的LiDAR。例如,具有检测更远距离的物体、更高的测量分辨率、减少接收反射光时的噪声影响等需求。为了应对此类需求,提高发射光的功率。
但是,高输出功率的激光将会对人眼产生不良影响,因此规定了限制发光能量的规格(人眼安全IEC 60825)为了满足此规格,需要减少更高发光功率的工作时间。LiDAR发射侧电荷供给专用脉冲生成电容器,这些硅电容拥有超低的ESL特性,所以在LiDAR应用当中可以去帮助增加LiDAR探测距离,同时能够提高它的探测分辨率。
此外,村田还开发出了一些新型耐高温薄膜材料,和传统的PP薄膜电容器相比,这些新材料能够在125摄氏度环境下持续使用,并具有一个良好自我修复功能,可以被广泛应用到纯电动车和HPEV车型当中,以帮助实现车载充电器和无线充电这样的功能。
在村田看来,汽车工作时间会大幅度延长,进而对产品可靠性质量提出了更高的要求。这不但体现在MLCC上,还体现在车上的其他半导体和机械零件上。有见及此,村田为未来产品的开发、生产和转变做好进一步的准备。
罗杰表示作为MLCC领域的龙头,村田一直引领MLCC的创新,近日,村田在全球率先开发出了超小的006003-inch(0.16mmx0.08mm)多层陶瓷电容器。与现有的超小产品008004-inch(0.25mmx0.125mm)相比,体积缩小了约75%!
此次006003-inch(0.16mmx0.08mm)超小型多层陶瓷电容器的成功开发,凝聚了村田多年的关键技术,势必为今后的电子设备进一步小型化和高性能化做出重大贡献。
注:上文提到的“CASE”,分别代表Connectivity(联网)、Autonomous(自动化)、Sharing and Service(分享与服务)、Electric(电动化)。
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