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2014年中秋假期，我和幾個(gè)媒體同行一起共赴日本，采訪東芝、TDK和尼吉康三家日本公司。這三家公司向我們介紹的重點(diǎn)主要圍繞被動(dòng)和分立元器件產(chǎn)品技術(shù)。一直以來(lái)，我們都不太重視這些小的被動(dòng)和分立器件，認(rèn)為它們既然不是系統(tǒng)的核心器件，所以也不會(huì)涉及多么高深的技術(shù)。然而本次采訪之旅讓我收獲頗豐，我強(qiáng)烈感受到，這些容易被忽視的器件，卻是半導(dǎo)體系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而制造這些器件的材料則是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。多年以來(lái)，這些日本企業(yè)專注于半導(dǎo)體材料的研發(fā)和創(chuàng)新，讓被動(dòng)元件煥發(fā)無(wú)限神采，除了支撐系統(tǒng)基礎(chǔ)功能，更被創(chuàng)新地應(yīng)用于目前最熱門(mén)的電子產(chǎn)品和一些具有未來(lái)理念的概念性應(yīng)用中，讓人眼界大開(kāi)。

而這些日本企業(yè)對(duì)于環(huán)保的關(guān)注和重視，以及對(duì)周邊人文環(huán)境的關(guān)懷也讓人印象深刻。他們不僅將環(huán)保措施貫穿于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，更積極參與社區(qū)和城市的各種活動(dòng)，讓企業(yè)如同一個(gè)市民緊密融入整個(gè)地區(qū)的人文環(huán)境中，為這個(gè)地區(qū)的建設(shè)積極貢獻(xiàn)力量。

東芝加賀工廠：從研發(fā)到制造一條龍服務(wù)

采訪的第一站是位于日本西南部石川縣能美市的東芝半導(dǎo)體公司的加賀工廠。加賀工廠被優(yōu)美寧?kù)o的田園風(fēng)光所環(huán)繞著。東芝電子（中國(guó)）有限公司董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理田中基仁先生特別從上海趕來(lái)出席采訪會(huì)議，此外還有來(lái)自加賀工廠的社長(zhǎng)藤原隆先生以及東芝東京總部的相關(guān)負(fù)責(zé)人。

東芝的存儲(chǔ)器產(chǎn)品具有很高的知名度，分立器件市場(chǎng)占有率居世界第一，光耦產(chǎn)品市場(chǎng)份額也居世界第一位。白光LED產(chǎn)品作為重點(diǎn)產(chǎn)品剛開(kāi)始量產(chǎn)。東芝分立器件包括四大類重點(diǎn)產(chǎn)品：光耦、小信號(hào)器件、功率器件和白光LED。其中光耦和白光LED產(chǎn)品又是加賀工廠重點(diǎn)生產(chǎn)的產(chǎn)品，東芝分立器件80%的前道工序在加賀工廠完成。加賀工廠具有從產(chǎn)品研發(fā)、策劃、設(shè)計(jì)到制造，從晶片到成品的一條龍全方位服務(wù)能力。

圖1：東芝加賀工廠用在8英寸硅片上生長(zhǎng)GaN（氮化鎵）技術(shù)生產(chǎn)白光LED。

在8英寸硅片上生長(zhǎng)GaN（氮化鎵）技術(shù)是東芝加賀工廠的核心技術(shù)之一。加賀工廠用此技術(shù)生產(chǎn)白光LED。GaN是一種新型的半導(dǎo)體材料，它有很好的半導(dǎo)體特性，適合高開(kāi)關(guān)速率的器件，非常適合用于制造白光LED。在8英寸的硅片上生長(zhǎng)GaN材料相比傳統(tǒng)2/4英寸藍(lán)寶石基底成本更低（降低30%左右）、產(chǎn)量高、而且可提供的產(chǎn)品線也更加豐富。SiC（碳化硅）是另外一種新型半導(dǎo)體材料，相比GaN，它更適用于高功率器件。東芝公司的另一工廠-姬路工廠主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)基于SiC材料的器件。

在高電壓超結(jié)開(kāi)關(guān)MOS管的生產(chǎn)中，東芝在它的DTMOS IV系列產(chǎn)品上采用了獨(dú)特的單層外延（Epi）制造工藝，由于采用單層外延構(gòu)造，可實(shí)現(xiàn)FET的細(xì)微化，而且在縱向上控制了不純物濃度，從而實(shí)現(xiàn)了高壓和低導(dǎo)通電阻的并存。與多層外延相比，能夠在低成本條件下實(shí)現(xiàn)更高的性能。傳統(tǒng)的制造方法是采用多層外延技術(shù)。由于制造工藝的難度很大，如今采用單層外延構(gòu)造的生產(chǎn)廠家?guī)缀鯖](méi)有，為了使用更先進(jìn)工藝生產(chǎn)更高性能的產(chǎn)品，東芝正在積極地進(jìn)行單層外延構(gòu)造方面的開(kāi)發(fā)。

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圖2：在高電壓超結(jié)開(kāi)關(guān)MOS管的生產(chǎn)中，東芝在它的DTMOS IV系列產(chǎn)品上采用了獨(dú)特的單層外延（Epi）制造工藝。

加賀工廠建設(shè)有三個(gè)潔凈室：KCR-I、KCR-II和KCR-III，分別代表越來(lái)越高的潔凈度。KCR-III的潔凈度最高，技術(shù)人員介紹，整個(gè)潔凈室房間里的潔凈度為C-10000，即每立方米空氣粒子中直徑為0.1μm的塵粒在10000個(gè)，而在設(shè)備制造的空間里潔凈度為C-10，每立方米空氣粒子中直徑為0.1μm的塵粒僅10個(gè)。如此高潔凈度的潔凈室主要是用于生產(chǎn)基于8英寸硅片上GaN的白光LED以及硅材料功率器件，而KCR-I和KCR-II主要用于生產(chǎn)基于5和6英寸硅片的小信號(hào)器件和光耦產(chǎn)品。

整個(gè)工廠的生產(chǎn)管理可說(shuō)是極為嚴(yán)格和自動(dòng)化。生產(chǎn)管理包括品質(zhì)管理和時(shí)間管理。整個(gè)生產(chǎn)管理是通過(guò)一個(gè)CIM（計(jì)算機(jī)集成制造）系統(tǒng)進(jìn)行，在生產(chǎn)管理方面，根據(jù)客戶要求推算出前道工序要求的時(shí)間和時(shí)間分配；在品質(zhì)管理方面，出廠前進(jìn)行重要規(guī)格參數(shù)的檢測(cè)和相關(guān)數(shù)據(jù)搜集分析，一旦出現(xiàn)壞的情況可自動(dòng)調(diào)整處理。工人通過(guò)一臺(tái)特制的PDA設(shè)備即可全面監(jiān)控和管理生產(chǎn)流程。在生產(chǎn)過(guò)程中最大的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自雷電的干擾。為應(yīng)對(duì)此風(fēng)險(xiǎn)，工廠配備了一套MPC-多功能能交換裝置，可以很好地應(yīng)對(duì)雷電帶來(lái)的瞬時(shí)電壓突降的情況，保證產(chǎn)品的正常生產(chǎn)。工廠還建設(shè)了藥水集中供給系統(tǒng)，很好地降低了成本，減少了環(huán)境污染。

技術(shù)人員還介紹，目前在KCR-III里基于8寸硅片生產(chǎn)白光LED前道工序的產(chǎn)能為5000片/月。工廠的目標(biāo)是在2016年達(dá)到25000片/月。

展望分立器件未來(lái)發(fā)展的市場(chǎng)潛力，田中先生表示非常看好功率器件和LED產(chǎn)品。汽車、白光LED照明和工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)將是發(fā)展?jié)摿薮蟮氖袌?chǎng)。2015年全球白光LED市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)一萬(wàn)億日元，而中國(guó)大陸市場(chǎng)潛力很大。

TDK研發(fā)總部：“磁性”是DNA，創(chuàng)新是座右銘

采訪的第二站是位于東京旁的TDK公司研發(fā)總部。一看到TDK公司的LOGO，很多人會(huì)想起上學(xué)時(shí)學(xué)英語(yǔ)的磁帶上面常出現(xiàn)這個(gè)LOGO，喜歡看體育比賽的人會(huì)想起世界田徑錦標(biāo)賽上運(yùn)動(dòng)員的衣服上也常出現(xiàn)這個(gè)LOGO，那是因?yàn)?font color="#333333">TDK自1983年開(kāi)始成為世界田徑錦標(biāo)賽的官方贊助商。除此之外，大部分人對(duì)TDK了解就不多了。

TDK公司的名字是有其具體含義的，其中T代表東京，D代表電子，K代表化學(xué)。1930年，東京工業(yè)大學(xué)電化學(xué)專業(yè)的加藤與五郎博士和武井武博士發(fā)明了鐵氧體材料。1935年，齋藤憲三先生成立了TDK公司，發(fā)展以鐵氧體材料為基礎(chǔ)的電子元件產(chǎn)品。源于東京工業(yè)大學(xué)與TDK的“鐵氧體發(fā)明及其工業(yè)化”于2009年被IEEE認(rèn)定為對(duì)社會(huì)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都做出巨大貢獻(xiàn)并具有歷史意義的里程碑式的研究開(kāi)發(fā)。這是全球第89項(xiàng)、日本第10項(xiàng)獲此殊榮的企業(yè)。可以說(shuō)，從創(chuàng)業(yè)之初直至現(xiàn)在，TDK一直基于鐵氧體這種材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，這種DNA一直未變，而以材料為起點(diǎn)，集多種創(chuàng)意設(shè)計(jì)于一身，從材料入手思考問(wèn)題、制造產(chǎn)品的這種創(chuàng)造和創(chuàng)新的座右銘也一直秉承至今。

圖3：TDK技術(shù)總部總經(jīng)理、高級(jí)副總裁松岡薰博士和技術(shù)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略總經(jīng)理崔京九博士接受了采訪。攝影于２０１４年９月９日

從1935年創(chuàng)立到1994年的60年間，TDK曾創(chuàng)造出了讓世界矚目、改變?nèi)藗兩畹乃拇蟀l(fā)明：以鐵氧體為原點(diǎn)的材料技術(shù)、大幅改變音樂(lè)生活的磁帶技術(shù)、推動(dòng)電子設(shè)備小型化的精積層科技和可實(shí)現(xiàn)令人驚嘆的高記錄密度的磁頭技術(shù)。而當(dāng)時(shí)間來(lái)到了2014年，在這個(gè)瞬息萬(wàn)變的時(shí)代，在智能手機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)主導(dǎo)一切的時(shí)代，很多企業(yè)掉隊(duì)了，曾經(jīng)的輝煌湮滅了。而TDK這個(gè)具有悠久歷史的公司卻依然保持著旺盛的創(chuàng)造力和勃勃生機(jī)，一方面在原有的產(chǎn)品和技術(shù)方面繼續(xù)提高和創(chuàng)新，一方面不斷發(fā)掘嶄新的應(yīng)用，將成熟的技術(shù)應(yīng)用到嶄新的應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)令人驚艷的應(yīng)用體驗(yàn)，第三方面則是研究探索一些全新的材料技術(shù)及其應(yīng)用，為改變?nèi)祟惿鐣?huì)生活找到更多突破。

硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器所需的納米薄膜磁頭技術(shù)，是TDK具有世界水平的成熟技術(shù)。采用多層堆積和納米級(jí)的處理工藝，使磁頭可實(shí)現(xiàn)精細(xì)的記錄。隨著人們對(duì)磁盤(pán)容量和密度的需求迅速擴(kuò)大，必須提高磁頭的記錄強(qiáng)度。TDK基于獨(dú)家技術(shù)將近場(chǎng)光發(fā)光元件組裝于記錄磁頭上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超微領(lǐng)域的記錄。TDK將磁性自旋電子技術(shù)和光電技術(shù)融合，在世界上率先開(kāi)發(fā)出搭載激光光源的記錄磁頭，能夠?qū)⒂脖P(pán)系統(tǒng)的變更控制在最小限度，實(shí)現(xiàn)從以往記錄方式到熱輔助記錄方式的轉(zhuǎn)變。這種熱輔助磁記錄的密度可實(shí)現(xiàn)超過(guò)1Tb/in2的要求。

基板內(nèi)置用薄膜電容器（TFCP）主要用于IC的去耦、板載電源的穩(wěn)定化。在超級(jí)計(jì)算機(jī)上必須使用高頻電容，因?yàn)槠胀娙輹?huì)產(chǎn)生比較高的噪聲和阻抗。因此，TFCP適合高速通信、高速計(jì)算以及4K/8K高清電視和游戲機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域。TDK的真空鍍膜技術(shù)是通過(guò)濺射方式在鎳箔基板上形成薄膜、然后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，從而提高了結(jié)晶性，使薄膜的相對(duì)介電常數(shù)達(dá)到1000左右，由此實(shí)現(xiàn)了1μF/cm2的容量。此外，TDK的TFCP產(chǎn)品還可實(shí)現(xiàn)從芯片型單片到整張薄片的任意形狀以及圖形化電極，鎳箔基板可做得很薄（50μm）并具有撓性。TDK技術(shù)總部的技術(shù)本部長(zhǎng)（相當(dāng)于公司CTO）松岡薰先生告訴我們，TFCP所用到的真空鍍膜技術(shù)難度非常大，TDK用了10年時(shí)間進(jìn)行該產(chǎn)品技術(shù)的研發(fā)，用了3年時(shí)間將產(chǎn)品成品率從20%提高到90%。我非常欽佩TDK公司這種鍥而不舍的創(chuàng)新精神，這在目前這個(gè)急功近利的時(shí)代太寶貴了。

當(dāng)非接觸供電技術(shù)展現(xiàn)在眼前時(shí)，我們所有人不禁眼前一亮。如此具有未來(lái)概念，符合環(huán)保理念的應(yīng)用竟然也是通過(guò)鐵氧體材料實(shí)現(xiàn)的！將鐵氧體材料線圈分別嵌入到被充電設(shè)備和充電設(shè)備上，利用線圈之間的電磁感應(yīng)進(jìn)行方便快捷環(huán)保的充電。這種線圈可以與便攜設(shè)備的充電結(jié)合起來(lái)，用于便攜設(shè)備如筆記本電腦、平板電腦和手機(jī)。而當(dāng)它應(yīng)用到汽車上時(shí)，我們所夢(mèng)寐以求的全方位、立體供電模式就成為了現(xiàn)實(shí)。在汽車車身和地面上分別安裝鐵氧體線圈，汽車就可以在停車場(chǎng)自動(dòng)充電；線圈鋪在高速公路上，汽車行駛時(shí)就可充電；汽車停在家中，還可以給家里的電子設(shè)備供電，從而實(shí)現(xiàn)全方位立體式的雙向供電。在TDK技術(shù)總部的技術(shù)展示室，技術(shù)人員給我們演示了汽車立體充電的模型。通過(guò)高頻充電可以保證充電的速度很快。目前它的供電效率為90%，經(jīng)過(guò)改進(jìn)可提高到95%。這種充電模式與鋰電池汽車模式共存，使使用更加方便。TDK一直在努力降低系統(tǒng)成本。盡管它還處在概念階段，我相信隨著創(chuàng)新的繼續(xù)，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)進(jìn)入人們的生活中成為不可分割的一部分。

圖4：使用鐵氧體線圈實(shí)現(xiàn)非接觸供電技術(shù)讓未來(lái)的立體供電成為現(xiàn)實(shí)。

TDK的位置傳感器產(chǎn)品是具備優(yōu)秀耐環(huán)境性、能夠檢測(cè)距離及角度的傳感器，它能夠?qū)z測(cè)對(duì)象物質(zhì)的移動(dòng)距離以及角度進(jìn)行檢測(cè)。它能夠檢測(cè)磁場(chǎng)方向，并能夠精確測(cè)定檢測(cè)對(duì)象物質(zhì)的位置。由于采用磁性材料，它不會(huì)受到環(huán)境灰塵的影響，磁路和電路混合使之有記憶功能。它能夠精確測(cè)定幾十毫米范圍，在水中、油中、噪音環(huán)境下亦可使用。具體的應(yīng)用包括汽車的掛檔及齒輪位置的感應(yīng)等。

TDK的透明導(dǎo)電薄膜FLECLEAR是世界最高級(jí)別的透明導(dǎo)電薄膜，可實(shí)現(xiàn)15μm/100sqΩ的超低阻抗。它整合了從TDK的磁帶開(kāi)始的薄膜制造技術(shù)以及在光盤(pán)和半導(dǎo)體制造中積累的濺射鍍膜技術(shù)，十分清晰、透明，是應(yīng)用于觸屏設(shè)備包括手機(jī)、平板電腦等的理想的薄膜材料。技術(shù)人員告訴我們，這種非常先進(jìn)的薄膜是TDK剛剛開(kāi)發(fā)出來(lái)的最前沿技術(shù)，目前還沒(méi)有上市，但預(yù)計(jì)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是巨大的。

尼吉康：森林公園里的電容器工廠

當(dāng)汽車向尼吉康公司位于富田和大野的兩個(gè)工廠駛近時(shí)，我們一度以為進(jìn)入了一個(gè)森林公園。清澈的小河在腳下蜿蜒流過(guò)，岸邊是濃密青翠的山林，沿著山路盤(pán)旋而上，清新的空氣幾乎讓我們忘了是來(lái)采訪兩個(gè)制造電容器的工廠。

尼吉康制箔富田工廠和大野工廠分別位于一條馬路的兩側(cè)，周邊被綠地和山林所環(huán)繞。富田工廠是制造鋁電解電容器的材料——鋁箔的化成部分的工廠，而大野工廠是生產(chǎn)電容器的工廠。鋁電解電容器的制造流程是這樣的：從原箔廠商購(gòu)買(mǎi)到鋁原箔以后，先在尼吉康制箔大町工廠進(jìn)行腐蝕，通過(guò)鋁原箔的粗面化，擴(kuò)大表面積。生產(chǎn)出的陰極箔出廠后供給尼吉康位于日本、中國(guó)、馬來(lái)西亞以及其他地區(qū)的各個(gè)電容器制造廠；生產(chǎn)出的陽(yáng)極箔交給尼吉康制箔富田工廠進(jìn)行氧化處理，通過(guò)腐蝕箔的化成，生成氧化皮膜，化成后的鋁箔交給上面提到了位于全世界各地的制造工廠生產(chǎn)為電容器成品。

圖5：尼吉康制箔富田工廠車間一景。

走入富田工廠車間，高大的設(shè)備整齊而密集地排列著，幾乎看不到什么操作工人。一輛唱著歌兒的自動(dòng)搬運(yùn)車從我們身邊輕快地駛過(guò)，我們都輔以微笑。富田工廠總經(jīng)理関弘治先生介紹，整個(gè)工廠自動(dòng)化程度非常高，從箔的化成、卷帶、搬運(yùn)、裝卸全部是自動(dòng)化完成，工廠旁邊的一間大的控制室里有一些技術(shù)人員，他們面前有幾臺(tái)工業(yè)電腦和控制臺(tái)，整個(gè)廠房里的設(shè)備全部由這個(gè)中央控制臺(tái)進(jìn)行管理和控制，還包括產(chǎn)品的特性測(cè)試。而在成品箔倉(cāng)庫(kù)里，一個(gè)大型機(jī)器人正在往好幾米高的貨架上裝卸貨品。

富田工廠的產(chǎn)能可達(dá)到100萬(wàn)平方米/月。更值得稱道的是工廠的節(jié)能和環(huán)保舉措。生產(chǎn)電容器本身對(duì)水的質(zhì)量和數(shù)量要求很高，這就是為什么這兩家工廠都位于山青水秀的地方。生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水的處理問(wèn)題非常關(guān)鍵。富田工廠采用了嚴(yán)密的環(huán)保措施，通過(guò)完善的設(shè)備去除排水里面全部化學(xué)藥品，同時(shí)采用生物除染技術(shù)，使得最終排出的水比原來(lái)的河水還干凈。

大野工廠是尼吉康生產(chǎn)電容器的主力廠，它包括了從電容器的設(shè)計(jì)、研發(fā)到生產(chǎn)的完整能力。從制箔工廠拿到成品箔后，在這里經(jīng)過(guò)切割、組裝、老化、加工，最后以成品出廠。大野工廠一大優(yōu)勢(shì)就是它作為技術(shù)中心工廠承接關(guān)聯(lián)工廠的研發(fā)任務(wù)。從素材（電極/電解液）開(kāi)始開(kāi)發(fā)，統(tǒng)括所有技術(shù)開(kāi)發(fā)部門(mén)，提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度，同時(shí)還引進(jìn)了統(tǒng)一管理整體組裝廠的技術(shù)/品管的總廠制度，這樣就可以確保提供高品質(zhì)的產(chǎn)品，可滿足車載要求的品質(zhì)。一方面采用省力的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線，另一方面也能根據(jù)客戶交貨期需求和引線需求生產(chǎn)定制型產(chǎn)品。大野工廠產(chǎn)品良率可達(dá)到97%。

圖6：我們的媒體隊(duì)伍參觀尼吉康大野工廠車間。

尼吉康所生產(chǎn)的鋁電解電容器的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：高超的腐蝕技術(shù)可以充分?jǐn)U大電極箔實(shí)效表面積，從而實(shí)現(xiàn)了小型化；世界先進(jìn)的電解質(zhì)皮膜技術(shù)可實(shí)現(xiàn)耐電壓1,000Vup，非晶質(zhì)（Amorphous）皮膜技術(shù)，可形成耐電壓變動(dòng)的電解質(zhì)皮膜；先進(jìn)的電解液技術(shù)，憑借設(shè)計(jì)和采用最新電解質(zhì)憑借設(shè)計(jì)和采用最新電解質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了高耐熱品和高耐電壓品；豐富的產(chǎn)品系列，從高度4.5mmL的芯片型到250mmL的螺栓端子型，備齊了尺寸、電壓、溫度范圍等廣泛范圍的產(chǎn)品陣容，提供符合用戶需求的各種電容器；高耐電壓化技術(shù)憑借導(dǎo)電性高分子形成方法、構(gòu)件構(gòu)成及素子設(shè)計(jì)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)最高的額定電壓１２５Ｖ；高可靠性化技術(shù)可充分激活導(dǎo)電性高分子的特性，使產(chǎn)品在廣泛的溫度內(nèi)保持穩(wěn)定可靠；豐富的產(chǎn)品陣容，擁有尼吉康品牌和FPCAP品牌，通過(guò)開(kāi)展芯片型品和引線型品的系列產(chǎn)品，滿足用戶多樣化的需求。

白色家電和工業(yè)用變頻設(shè)備、汽車及車輛相關(guān)設(shè)備、能源/環(huán)境/醫(yī)療設(shè)備、信息通信設(shè)備是尼吉康鋁電解電容器四大重點(diǎn)應(yīng)用市場(chǎng)。每個(gè)市場(chǎng)的需求各不相同，面對(duì)這些需求，尼吉康的鋁電解電容器的研發(fā)方向?qū)⒓性谛⌒突⒏呷萘俊㈤L(zhǎng)壽命、抗電壓性、防高溫高濕度等方面，同時(shí)在材料上繼續(xù)改進(jìn)。

執(zhí)著于材料技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，嚴(yán)謹(jǐn)而扎實(shí)，讓被動(dòng)器件也成為創(chuàng)新的生力軍，他們帶來(lái)的突破可能更革命，更徹底！