Elektromobilität: Bosch startet Serienfertigung von Siliziumkarbid-Chips
Halbleiter aus Siliziumkarbid (SiC) sind leistungsstark und extrem effizient. Nach mehrjähriger Entwicklung hat Bosch nun die Großserienfertigung von Leistungshalbleitern aus Siliziumkarbid für die Belieferung von Automobilherstellern gestartet. Für die SiC-Chips hat Bosch eigene Fertigungsverfahren für die boomende Elektromobilität entwickelt, mit denen die speziellen Halbleiter auf Basis von Siliziumkarbid seit Anfang 2021 produziert werden.
Künftig will Bosch die Fertigungskapazität von SiC-Leistungshalbleitern auf eine Stückzahl im dreistelligen Millionenbereich erhöhen. Dafür baut Bosch bereits seine Reinraumfläche im Reutlinger Werk weiter aus. Parallel wird zudem an der zweiten Generation von SiC-Chips gearbeitet. Sie soll ab 2022 serienreif sein und an Effizienz weiter zulegen.
Die Nachfrage nach Leistungshalbleitern aus Siliziumkarbid steige weltweit, so Bosch. Mit Leistungshalbleitern aus Siliziumkarbid lasse sich vorhandene Akkuenergie besonders effizient nutzen, was große Vorteile bei energieintensiven Anwendungen wie der Elektromobilität bringe. In Leistungselektroniken von Elektrofahrzeugen sorgen Siliziumkarbid-Chips dafür, dass Autofahrer mit einer Batterieladung im Schnitt rund sechs Prozent weiter fahren können, als mit vergleichbaren Chips aus Silizium.
Künftig plant Bosch die SiC-Halbleiter auf 200-Millimeter-Wafern herzustellen. Gegenüber den aktuell eingesetzten Wafern mit einem Durchmesser von 150 Millimetern können wichtige Skaleneffekte erzielt werden, argumentiert Bosch. Es dauere mehrere Monate, bis ein Wafer mehrere hundert Prozessschritte in unzähligen Maschinen durchlaufen habe. Durch die Produktion auf größeren Wafern könne Bosch in einem Fertigungsdurchlauf deutlich mehr Chips herstellen und somit auch mehr Kunden beliefern.
SiC-Chips ermöglichen ebenfalls höhere Schaltfrequenzen im Vergleich zu Silizium-Chips. Zudem geht nur noch halb so viel Energie in Form von Wärme verloren, wodurch sich die Reichweite von Elektroautos steigern lässt. Die SiC-Chips ermöglichen zudem in 800-Volt-Systemen schnelleres Laden und mehr Leistung, da die Siliziumkarbid-Chips deutlich weniger Wärme abgeben, was die aufwändige Kühlung der Leistungselektronik reduziert.
Bosch liefert die Leistungshalbleiter aus Siliziumkarbid künftig sowohl als einzelne Chips als auch verbaut in Leistungselektroniken oder Komplettlösungen wie der eAchse an Kunden auf der ganzen Welt. Aus diesem Verbund von Elektromotor, Getriebe und Leistungselektronik, ergibt sich dank des effizienter ausgelegten Gesamtsystems ein Wirkungsgrad von bis zu 96 Prozent. Somit steht mehr Energie für den Antrieb zur Verfügung und die Reichweite steigt.
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